申请/专利权人：中铁十局集团有限公司

申请日：2018-12-07

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN109538236B

主分类号：E21D9/14

分类号：E21D9/14;E21D11/00;E21D11/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2019.04.23#实质审查的生效;2019.03.29#公开

摘要：本发明公开了一种隧道进洞结构及隧道进洞施工方法。一种隧道进洞结构，其包括护拱，注浆小导管，山体边坡、仰坡喷锚防护结构，护拱包括位于内侧的格栅拱架、位于格栅拱架外侧的型钢拱架、位于型钢拱架外部和位于格栅拱架内的两层喷射混凝土层，格栅拱架和型钢拱架均由若干榀拱架通过纵向连接筋连接组成，注浆小导管为两层，其中的一层注浆小导管自型钢拱架的腹部向前方以10°～15°外插角与山体相连，且其尾端与型钢拱架焊接连接，另一层注浆小导管自格栅拱架的腹部向前方以10°～15°外插角与山体相连，且其尾端与格栅拱架焊接连接。本发明可减小对山体扰动，降低施工风险，护拱与山体连为一体共同抵抗荷载，有效控制形变，可实现安全、高效、快速进洞。

主权项：1.一种隧道进洞施工方法，其特征是：采用的隧道进洞结构包括明洞式的护拱，注浆小导管4，山体边坡、仰坡喷锚防护结构5，所述护拱包括位于内侧的格栅拱架3、位于所述格栅拱架3外侧的型钢拱架2、位于所述型钢拱架2外部和位于所述格栅拱架3内的两层喷射混凝土层1，所述格栅拱架3和所述型钢拱架2均由若干榀拱架通过纵向连接筋连接组成，所述注浆小导管4为两层，其中的一层所述注浆小导管4自所述型钢拱架2的腹部向前方以10°～15°外插角与山体7相连，且其尾端与所述型钢拱架2焊接连接，另一层所述注浆小导管4自所述格栅拱架3的腹部向前方以10°～15°外插角与山体7相连，且其尾端与所述格栅拱架3焊接连接；采用如下施工方法：首先开挖隧道洞口山体至隧道拱顶处，预留隧道断面形状的核心土6；喷锚防护山体边坡、仰坡形成喷锚防护结构5；以洞外开挖后核心土6为支撑施工格栅拱架3和型钢拱架2；之后施作双层注浆小导管4并通过注浆小导管4向山体注浆，然后向护拱喷射混凝土，护拱喷射混凝土完成后，对临空面进行反压回填，顺接原始地貌，完善排水系统；自护拱处采用三台阶法进洞；在护拱钢架底部逐榀设置无缝钢管制作的钢管桩，所述钢管桩上布置梅花形注浆孔，所述钢管桩深入岩层不小于0.5m，向钢管桩内注浆对护拱底脚进行加固处理；注浆完成后将所述钢管桩利用无缝钢管进行水平焊接牢固，形成整体受力结构，并将钢管桩顶部与型钢拱架的拱脚连接板牢靠焊接；在施工格栅拱架3和型钢拱架2时，首先于明暗交界紧贴岩面支立一榀拱架，连接并定位，其中外侧的型钢拱架的拱脚连接板安装于所述钢管桩顶部并与所述钢管桩有效焊接；所述型钢拱架按照注浆小导管4的分布位置提前于腹板打设导向孔，施作双层注浆小导管4时，两层注浆小导管4分别从所述型钢拱架2腹部和所述格栅拱架3腹部向前方以10°～15°外插角打入山体，通过注浆小导管4注浆完成后分别将注浆小导管4的尾部与对应的拱架焊接牢固；首榀拱架施工完毕后按序逐榀安装拱架，先内侧后外侧，利用纵向连接筋连接成整体，拱架与所述钢管桩焊接成整体。

全文数据：一种隧道进洞结构及隧道进洞施工方法技术领域本发明涉及一种隧道进洞结构，主要应用于黄土隧道进洞施工，属于隧道施工技术领域。本发明还涉及利用上述的隧道进洞结构的隧道进洞施工方法。背景技术传统隧道施工进洞多采用导向墙配合超前管棚支护措施，主要采用拉剪平衡受力原理，对山体自身稳定性依赖性强，周期长、成本高，扰动大。对于黄土隧道，由于土质结构松散，具有湿陷性，自稳能力差，遇水、施工扰动易崩解、坍塌，隧道遇浅埋、偏压复杂地质条件进洞施工风险极大。发明内容针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种尤其适用于黄土隧道进洞施工的隧道进洞结构及隧道进洞施工方法。本发明中的隧道进洞结构采用如下技术方案：一种隧道进洞结构，其特征是：包括明洞式的护拱，注浆小导管，山体边坡、仰坡喷锚防护结构，所述护拱包括位于内侧的格栅拱架、位于所述格栅拱架外侧的型钢拱架、位于所述型钢拱架外部和位于所述格栅拱架内的两层喷射混凝土层1。所述格栅拱架和所述型钢拱架均由若干榀拱架通过纵向连接筋连接组成。所述格栅拱架为钢筋制作，所述型钢拱架为采用工字钢制作，纵向连接筋采用钢筋。所述注浆小导管为两层，其中的一层所述注浆小导管自所述型钢拱架的腹部向前方以10°～15°外插角与山体相连，且其尾端与所述型钢拱架焊接连接，另一层所述注浆小导管自所述格栅拱架的腹部向前方以10°～15°外插角与山体相连，且其尾端与所述格栅拱架焊接连接。本发明中，护拱结构强度高，护拱与山体可共同抵抗荷载，有效控制形变，注浆小导管后端与护拱拱架焊接，前端打入山体在后期可通过注浆，将山体与护拱连接为一个整体，山体偏压荷载传递至护拱基础，受力更稳定，极大的减小形变量，采用明洞式护拱，拱架安装、喷射混凝土均在洞外便捷施作，可实现安全、高效、快速进洞。本发明中采用上述的隧道进洞结构的隧道进洞施工方法，其采用的技术方案是：采用如下施工方法：首先开挖隧道洞口山体至隧道拱顶处，预留隧道断面形状的核心土；喷锚防护山体边坡、仰坡形成喷锚防护结构；以洞外开挖后核心土为支撑施工格栅拱架和型钢拱架；之后施作双层注浆小导管并通过注浆小导管向山体注浆，然后向护拱喷射混凝土，护拱喷射混凝土完成后，对临空面进行反压回填，顺接原始地貌，完善排水系统；自护拱处采用三台阶法进洞。本发明通过预留核心土兼做护拱内模，采用明洞式护拱和注浆小导管结合喷锚防护结构组成隧道进洞结构，护拱与山体连接为一个整体，可共同抵抗荷载，有效控制形变，且施工过程中可减少对山体扰动，保证了围岩的整体性和稳定性，实现安全快速进洞。进一步的，为保证护拱底脚有足够的承载能力，能够抵抗上部传递荷载不发生沉降倾覆，本发明中在护拱钢架底部逐榀设置无缝钢管制作的钢管桩，所述钢管桩上布置梅花形注浆孔，所述钢管桩深入岩层不小于0.5m，向钢管桩内注浆对护拱底脚进行加固处理。通过设置钢管桩及想钢管桩内注浆，可增强钢管桩刚度以及地基承载力。进一步的，为加强钢管桩的整体受力效果，抵抗护拱水平位移，注浆完成后将所述钢管桩利用无缝钢管进行水平焊接牢固，形成整体受力结构，并将钢管桩顶部与型钢拱架的拱脚连接板牢靠焊接。进一步的，在施工格栅拱架和型钢拱架时，首先于明暗交界紧贴岩面支立一榀拱架，连接并定位，其中外侧的型钢拱架的拱脚连接板安装于所述钢管桩顶部并与所述钢管桩有效焊接；所述型钢拱架按照注浆小导管的分布位置提前于腹板打设导向孔，施作双层注浆小导管时，两层注浆小导管分别从所述型钢拱架腹部和所述格栅拱架腹部向前方以10°～15°外插角打入山体，通过注浆小导管注浆完成后分别将注浆小导管的尾部与对应的拱架焊接牢固；首榀拱架施工完毕后按序逐榀安装拱架，先内侧后外侧，利用纵向连接筋连接成整体，拱架与所述钢管桩焊接成整体。进一步的，三台阶法进洞施工时，采用小型挖掘机开挖，当掌子面不稳定时，上、中台阶应预留核心土，开挖时拱架部分采用掏槽施工，掏槽宽度以满足人工开挖即可，同一断面左右两侧先后错开施工，上、中台阶留设长度不超过3m，仰拱初支成环紧跟下台阶，进暗洞前完成洞口段落仰拱成环。本发明的有益效果是：1.减小对山体扰动，降低施工风险，护拱段预留核心土小范围拉槽开挖、小导管施作减少山体扰动，保证了围岩的整体性和稳定性，完成后及时反压回填恢复地貌，环保进洞；2.护拱与山体共同抵抗荷载，有效控制形变，注浆小导管前端打入山体并注浆，后端与护拱拱架焊接，将山体与护拱连接为一个整体，山体偏压荷载传递至护拱基础，受力更稳定，极大的减小形变量；3.加快施工进度，有效缩短工期，护拱段采用明挖法施作，核心土兼做内模，拱架安装、喷射混凝土均在洞外便捷施作，实现安全、高效、快速进洞。附图说明图1是本发明具体实施方式中的隧道进洞结构的纵剖面图；图2是本发明具体实施方式中的主视图；图中，1、喷射混凝土层，2、型钢拱架，3、格栅拱架，4、注浆小导管，5、喷锚防护结构，6、核心土，7、山体，8、钢管桩，9、型钢拱架的纵向连接筋，10、无缝钢管。具体实施方式下面通过非限定性的实施例并结合附图对本发明作进一步的说明：如附图所示，一种隧道进洞结构，其包括明洞式的护拱，注浆小导管4，山体边坡、仰坡喷锚防护结构5。所述护拱包括位于内侧的格栅拱架3、位于所述格栅拱架3外侧的型钢拱架2、位于所述型钢拱架2外部和位于所述格栅拱架3内的两层喷射混凝土层1，所述格栅拱架3和所述型钢拱架2均由若干榀拱架通过纵向连接筋连接组成。所述注浆小导管4为两层，其中的一层所述注浆小导管4自所述型钢拱架2的腹部向前方以10°～15°外插角与山体7相连，且其尾端与所述型钢拱架2焊接连接，另一层所述注浆小导管4自所述格栅拱架3的腹部向前方以10°～15°外插角与山体7相连，且其尾端与所述格栅拱架3焊接连接。采用上述的隧道进洞结构的隧道进洞的施工方法是：首先开挖隧道洞口山体至隧道拱顶处，预留隧道断面形状的核心土6；喷锚防护山体边坡、仰坡形成喷锚防护结构5；以洞外开挖后核心土6为支撑施工格栅拱架3和型钢拱架2；之后施作双层注浆小导管4并通过注浆小导管4向山体注浆，然后向护拱喷射混凝土，护拱喷射混凝土完成后，对临空面进行反压回填，顺接原始地貌，完善排水系统；自护拱处采用三台阶法进洞。进一步的，施工时必须保证护拱底脚有足够的承载能力，能够抵抗上部传递荷载不发生沉降倾覆。本发明采用钢管桩注浆加固的方式，在护拱钢架底部逐榀设置无缝钢管制作的钢管桩8，在钢管桩8上布置梅花形注浆孔，钢管端部加工成锥形，钢管打入岩层，钢管桩8深入岩层不小于0.5m，向钢管桩8内进行注浆处理，增强钢管刚度以及地基承载力，对护拱底脚进行加固处理。为加强钢管桩的整体受力效果，注浆完成后将钢管桩利用无缝钢管10进行水平焊接牢固，形成整体受力结构，并将钢管桩8顶部与型钢拱架2的拱脚连接板牢靠焊接，以抵抗护拱水平位移。进一步的技术方案是：在施工格栅拱架3和型钢拱架2时，首先于明暗交界紧贴岩面支立一榀拱架，连接并定位，其中外侧的型钢拱架的拱脚连接板安装于所述钢管桩顶部并与所述钢管桩有效焊接。外侧型钢拱架按照注浆小导管4的分布位置提前于腹板打设导向孔。施作双层密排注浆小导管4时，两层注浆小导管4分别从型钢拱架2腹部和格栅拱架3腹部向前方以10°～15°外插角打入山体，通过注浆小导管4注浆完成后分别将注浆小导管4的尾部与对应的拱架焊接牢固。首榀拱架施工完毕后按序逐榀安装拱架，先内侧后外侧，利用纵向连接筋连接成整体，拱架与所述钢管桩焊接成整体。护拱喷射混凝土完成后，对临空面进行反压回填，顺接原始地貌，完善排水系统。三台阶法进洞施工时，视围岩情况，采用小型挖掘机开挖为主。当掌子面不稳定时，上、中台阶应预留核心土，开挖时拱架部分采用掏槽施工，掏槽宽度以满足人工开挖即可，同一断面左右两侧不得同时开挖，应先后错开施工，上、中台阶留设长度不超过3m，仰拱初支成环紧跟下台阶，进暗洞前完成洞口段落仰拱成环。本实施例中的其他部分均为现有技术，在此不再赘述。

权利要求：1.一种隧道进洞结构，其特征是：包括明洞式的护拱，注浆小导管4，山体边坡、仰坡喷锚防护结构5，所述护拱包括位于内侧的格栅拱架3、位于所述格栅拱架3外侧的型钢拱架2、位于所述型钢拱架2外部和位于所述格栅拱架3内的两层喷射混凝土层1，所述格栅拱架3和所述型钢拱架2均由若干榀拱架通过纵向连接筋连接组成，所述注浆小导管4为两层，其中的一层所述注浆小导管4自所述型钢拱架2的腹部向前方以10°～15°外插角与山体7相连，且其尾端与所述型钢拱架2焊接连接，另一层所述注浆小导管4自所述格栅拱架3的腹部向前方以10°～15°外插角与山体7相连，且其尾端与所述格栅拱架3焊接连接。2.一种采用如权利要求1所述的隧道进洞结构的隧道进洞施工方法，其特征是：采用如下施工方法：首先开挖隧道洞口山体至隧道拱顶处，预留隧道断面形状的核心土6；喷锚防护山体边坡、仰坡形成喷锚防护结构5；以洞外开挖后核心土6为支撑施工格栅拱架3和型钢拱架2；之后施作双层注浆小导管4并通过注浆小导管4向山体注浆，然后向护拱喷射混凝土，护拱喷射混凝土完成后，对临空面进行反压回填，顺接原始地貌，完善排水系统；自护拱处采用三台阶法进洞。3.根据权利要求2所述的隧道进洞施工方法，其特征是：在护拱钢架底部逐榀设置无缝钢管制作的钢管桩，所述钢管桩上布置梅花形注浆孔，所述钢管桩深入岩层不小于0.5m，向钢管桩内注浆对护拱底脚进行加固处理。4.根据权利要求3所述的隧道进洞施工方法，其特征是：注浆完成后将所述钢管桩利用无缝钢管进行水平焊接牢固，形成整体受力结构，并将钢管桩顶部与型钢拱架的拱脚连接板牢靠焊接。5.根据权利要求4所述的隧道进洞施工方法，其特征是：在施工格栅拱架3和型钢拱架2时，首先于明暗交界紧贴岩面支立一榀拱架，连接并定位，其中外侧的型钢拱架的拱脚连接板安装于所述钢管桩顶部并与所述钢管桩有效焊接；所述型钢拱架按照注浆小导管4的分布位置提前于腹板打设导向孔，施作双层注浆小导管4时，两层注浆小导管4分别从所述型钢拱架2腹部和所述格栅拱架3腹部向前方以10°～15°外插角打入山体，通过注浆小导管4注浆完成后分别将注浆小导管4的尾部与对应的拱架焊接牢固；首榀拱架施工完毕后按序逐榀安装拱架，先内侧后外侧，利用纵向连接筋连接成整体，拱架与所述钢管桩焊接成整体。6.根据权利要求5所述的隧道进洞施工方法，其特征是：三台阶法进洞施工时，采用小型挖掘机开挖，当掌子面不稳定时，上、中台阶应预留核心土，开挖时拱架部分采用掏槽施工，掏槽宽度以满足人工开挖即可，同一断面左右两侧先后错开施工，上、中台阶留设长度不超过3m，仰拱初支成环紧跟下台阶，进暗洞前完成洞口段落仰拱成环。

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