本發(fā)明涉及一種淺埋山區(qū)公路隧道蓋挖施工領(lǐng)域,具體是指淺埋山區(qū)公路隧道門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)的通透式蓋挖施工方法。
背景技術(shù):
淺埋山區(qū)公路隧道蓋挖法施工是由地面向下開(kāi)挖至一定深度后,將頂部封閉,其余的下部工程在封閉的頂蓋下進(jìn)行施工。由于在封閉條件下開(kāi)挖隧道土石方,施工期間需要采取通風(fēng)排煙、燈光照明和洞內(nèi)排泄?jié)B透水等保障措施,費(fèi)用巨大,且存在安全隱患;而公開(kāi)的中國(guó)專利號(hào)為201420739014.0的“山嶺隧道樁拱蓋挖法綜合支護(hù)結(jié)構(gòu)”,雖然采用了兩排相互平行的鉆孔樁圍護(hù)結(jié)構(gòu),但將護(hù)拱與鉆孔樁結(jié)合成綜合支護(hù)結(jié)構(gòu),仍需在封閉的頂蓋下進(jìn)行施工,故依然存在封閉式施工的缺陷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種構(gòu)造簡(jiǎn)單、安全可靠、費(fèi)用低廉、施工條件優(yōu)越、低碳環(huán)保的淺埋山區(qū)公路隧道門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)及其施工方法。
本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種淺埋山區(qū)公路隧道門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu),其包括兩排互相平行、并分別設(shè)置在公路隧道主體兩側(cè)的鉆孔樁,每排鉆孔樁均是由多個(gè)鉆孔樁沿公路隧道主體的軸線方向按設(shè)計(jì)的間距設(shè)置而成,每排鉆孔樁頂部均設(shè)有沿公路隧道主體的軸線方向延伸的冠梁,該冠梁將所述每排鉆孔樁的多個(gè)鉆孔樁澆筑相連一體,兩排鉆孔樁頂部的冠梁之間澆筑連接多根橫撐,該多根橫撐沿公路隧道主體的軸線方向按設(shè)計(jì)的間距設(shè)置。
所述的淺埋山區(qū)公路隧道門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型為:鉆孔樁的直徑
公式一、
公式二、
將式
公式三、
根據(jù)公式三的結(jié)果確定鉆孔樁直徑、混凝土強(qiáng)度等級(jí)和配筋,及橫撐尺寸、混凝土強(qiáng)度等級(jí)和配筋;
在公式一、公式二和公式三中:
所述的每排鉆孔樁的相鄰兩個(gè)鉆孔樁之間設(shè)有多個(gè)上、下布置的壓漿管,間距為
每個(gè)所述的鉆孔樁直徑為80~150cm,每相鄰兩個(gè)鉆孔樁外緣之間的間距寬度為20~40cm。
所述的冠梁寬度比所述鉆孔樁直徑寬10~20cm,冠梁高度與多根橫撐高度相同,每相鄰兩根橫撐之間的間距寬度為5~7m,將挖掘機(jī)的鏟斗伸進(jìn)兩根橫撐之間的空隙,開(kāi)挖門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)的土體,裝車運(yùn)至棄土場(chǎng),或在門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的橫撐下部松動(dòng)爆破,挖運(yùn)土體。
所述的門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)開(kāi)挖施工公路隧道主體,門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂面依次設(shè)置蓋板和鋪筑防水混凝土鋪裝層。
一種淺埋山區(qū)公路隧道門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法,其特征在于該施工方法包括如下步驟:
步驟一、擬定淺埋山區(qū)公路隧道門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案:
①根據(jù)淺埋山區(qū)公路隧道的規(guī)模和地質(zhì)鉆探資料以及設(shè)計(jì)圖紙,擬定鉆孔樁、冠梁、橫撐、蓋板及鋪裝層尺寸;
②按照公式一、公式二和公式三計(jì)算門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的承載力;
③用有限元軟件計(jì)算復(fù)核門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的承載力,直至滿足要求;
步驟二、清理表面土以及開(kāi)展施工準(zhǔn)備工作:
①清理表面土;
②開(kāi)挖排水溝范圍的土體并漿砌片石排水溝,要求表面水排水暢通;
③現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放樣,埋設(shè)沉降和水平位移觀測(cè)點(diǎn);
步驟三、施工排樁:
①鉆孔樁施工機(jī)械干式氣動(dòng)成樁機(jī)就位;
②鉆孔樁成孔、下放鋼筋籠并澆筑混凝土;
步驟四、施工冠梁:
①鑿除排樁混凝土樁頭、整理鋼筋;
②按冠梁模板尺寸清理樁頭附近土體,并安放冠梁模板;
③綁扎冠梁鋼筋,并預(yù)留橫撐接頭鋼筋;
④澆筑冠梁混凝土;
⑤拆除冠梁模板并養(yǎng)護(hù);
步驟五、施工橫撐:
①整理、填筑橫撐模板基礎(chǔ),并安放橫撐模板;
②綁扎橫撐鋼筋;
③澆筑橫撐混凝土;
④拆除橫撐模板并養(yǎng)護(hù);
步驟六、開(kāi)挖門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)的土體:
①待門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,挖掘機(jī)和運(yùn)輸車到位;
②將挖掘機(jī)的鏟斗伸進(jìn)兩根橫撐之間的空隙,開(kāi)挖門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)的土體,裝車運(yùn)至棄土場(chǎng)或在門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的橫撐下部松動(dòng)爆破,挖運(yùn)土體。
③排樁之間空隙如有滲透水,打入壓漿管注漿,起到止水作用;
④設(shè)置排水溝,采用潛水泵抽排滲透水;
⑤清理門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)的殘余土體達(dá)到設(shè)計(jì)要求,并掛網(wǎng)噴漿防護(hù);
步驟七、施工墊層和公路隧道主體結(jié)構(gòu):
①鋪筑基巖以上混凝土墊層;
②綁扎仰拱鋼筋并澆筑仰拱混凝土;
③使用模板臺(tái)車澆筑二次襯砌混凝土;
④施工路面系結(jié)構(gòu);
步驟八、安裝蓋板及鋪筑鋪裝層混凝土:
①運(yùn)送預(yù)制場(chǎng)預(yù)制的蓋板并安裝在橫撐上部;
②澆筑蓋板上部防水混凝土鋪裝層;
在全部施工過(guò)程中,及時(shí)檢測(cè)門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移和沉降,并及時(shí)反饋檢測(cè)結(jié)果,如有異常及時(shí)調(diào)整施工方案,確保施工安全和工程質(zhì)量。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明主要設(shè)計(jì)了一種通過(guò)門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)完成淺埋山區(qū)公路隧道主體施工的通透式蓋挖施工方法,該門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要是由兩排互相平行并分別設(shè)置在公路隧道主體兩側(cè)的鉆孔樁、位于每排鉆孔樁頂部并澆筑相連一體的冠梁、及兩排鉆孔樁頂部的冠梁之間澆筑連接的多根橫撐等構(gòu)成,這種施工結(jié)構(gòu)具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、安全可靠、費(fèi)用低廉、施工條件優(yōu)越、低碳環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),其結(jié)合相應(yīng)的施工方法能有利于減少淺埋山區(qū)公路隧道邊坡開(kāi)挖的工程數(shù)量,節(jié)約棄土場(chǎng),還具有節(jié)能減排的效果,施工環(huán)境友好,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)立面示意圖。
圖2為圖1的俯視圖。
圖3為門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算圖式。
具體實(shí)施方式
下面將按上述附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例再作詳細(xì)說(shuō)明。
如圖1~圖3所示,1.基巖、2.粘土、3.鉆孔樁、4.壓漿管、5.冠梁、6.橫撐、7.墊層、8.公路隧道主體、81.仰拱、82.二次襯砌、83.路面系、9.蓋板、10.鋪裝層、11.排水溝。
淺埋山區(qū)公路隧道門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)及其施工方法,如圖1、圖2所示,涉及一種通過(guò)門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)完成淺埋山區(qū)公路隧道的蓋挖施工方法。
用于上述施工方法的土層結(jié)構(gòu)主要包括自上而下的淺埋粘土2和基巖1的隧道地質(zhì)構(gòu)造;所述的上層粘土層厚度深度較淺,土質(zhì)松軟、強(qiáng)度較低,如明挖施工需開(kāi)挖大量土體,且邊坡需要加固;所述的基巖強(qiáng)度較高,鉆孔樁3底嵌入基巖1中規(guī)定深度,能承受兩排鉆孔樁范圍內(nèi)土體開(kāi)挖后的土壓力。
所述的門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有上部通透式穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn),其結(jié)構(gòu)包括兩排互相平行、并分別設(shè)置在公路隧道主體兩側(cè)的鉆孔樁3,每排鉆孔樁均是由多個(gè)鉆孔樁沿公路隧道主體8的軸線方向按設(shè)計(jì)的間距依次設(shè)置而成,兩排鉆孔樁3的直徑和樁長(zhǎng)需要根據(jù)公路隧道地質(zhì)確定,每個(gè)鉆孔樁直徑一般為80~150cm,每排的每相鄰兩個(gè)鉆孔樁3外緣相隔一定空隙,兩者之間的間距寬度一般為20~40cm,鉆孔樁3直徑大者空隙寬度取大值,采用干式氣動(dòng)成樁機(jī)械施工;所述的干式氣動(dòng)成樁機(jī)械的鋼套管在一定程度上擠密粘土,施工中不需泥漿護(hù)壁,保證了粘土層的強(qiáng)度;每排鉆孔樁3的相鄰兩個(gè)鉆孔樁之間設(shè)有多個(gè)上、下布置的壓漿管4,間距為
同時(shí),每排鉆孔樁3頂部均設(shè)有沿公路隧道主體8的軸線方向延伸的冠梁5,該冠梁為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),可將每排鉆孔樁3的多個(gè)鉆孔樁澆筑相連一體,冠梁5的寬度比鉆孔樁3的直徑寬10~20cm,冠梁5的高度由計(jì)算確定。
而兩排鉆孔樁3頂部的冠梁5之間澆筑連接多根橫撐6,該多根橫撐6是沿公路隧道主體8的軸線方向按設(shè)計(jì)的間距依次設(shè)置而成,橫撐6也為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),連接兩條冠梁5的多根橫撐高度與冠梁高度相同,寬度由計(jì)算確定,每相鄰兩根橫撐6之間的間距寬度一般為5~7m,具體也由計(jì)算確定,并且每相鄰兩根橫撐6之間的凈距離需滿足挖掘機(jī)鏟斗施工的的空間,以方便兩排鉆孔樁范圍內(nèi)土體的開(kāi)挖作業(yè);也可在門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的橫撐6下部松動(dòng)爆破,挖運(yùn)土體。并且,使用挖掘機(jī)等開(kāi)挖機(jī)械開(kāi)挖門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)的土體后填筑墊層和施工公路隧道主體結(jié)構(gòu),最后封閉蓋板9及澆筑鋪裝層10。
所述的墊層7為公路隧道主體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ),采用片石混凝土等填筑,而隧道主體包括仰拱81、二次襯砌82、路面系83,需在片石混凝土墊層7上依次施工;所述的路面系83包括仰拱以上至路面之間部位的混凝土找平層、中央排水管、基層、人行道;所述的蓋板8及鋪裝層10為封閉門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)使用,蓋板8為預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),其上再鋪筑防水混凝土鋪裝層10。
所述的墊層7為公路隧道主體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ),采用片石混凝土等填筑,而隧道主體包括仰拱81、二次襯砌82、路面系83,需在片石混凝土墊層7上依次施工;所述的路面系83包括仰拱以上至路面之間部位的混凝土找平層、中央排水管、基層、人行道;所述的蓋板8及鋪裝層10為封閉門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)使用,蓋板8為預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),其上再鋪筑防水混凝土鋪裝層10。
另外,淺埋山區(qū)公路隧道門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型如圖1~圖3所示:鉆孔樁3的直徑
公式一、
公式二、
將式
公式三、
根據(jù)公式三的結(jié)果確定鉆孔樁3直徑、混凝土強(qiáng)度等級(jí)和配筋,及橫撐6尺寸、混凝土強(qiáng)度等級(jí)和配筋;
在公式一、公式二和公式三中:
淺埋山區(qū)公路隧道門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法包括如下步驟:
步驟一、擬定淺埋山區(qū)公路隧道門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案:
①根據(jù)淺埋山區(qū)公路隧道的規(guī)模和地質(zhì)鉆探資料以及設(shè)計(jì)圖紙,擬定鉆孔樁3、冠梁5、橫撐6、蓋板9及鋪裝層10尺寸;
②按照公式一、公式二和公式三計(jì)算門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的承載力;
③用有限元軟件計(jì)算復(fù)核門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的承載力,直至滿足要求;
步驟二、清理表面土以及開(kāi)展施工準(zhǔn)備工作:
①清理表面土;
②開(kāi)挖排水溝11范圍的土體并漿砌片石排水溝,要求表面水排水暢通;
③現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放樣,埋設(shè)沉降和水平位移觀測(cè)點(diǎn);
步驟三、施工排樁:
①鉆孔樁施工機(jī)械干式氣動(dòng)成樁機(jī)就位;
②鉆孔樁3成孔、下放鋼筋籠并澆筑混凝土;
步驟四、施工冠梁:
①鑿除排樁混凝土樁頭、整理鋼筋;
②按冠梁模板尺寸清理樁頭附近土體,并安放冠梁模板;
③綁扎冠梁鋼筋,并預(yù)留橫撐接頭鋼筋;
④澆筑冠梁混凝土;
⑤拆除冠梁模板并養(yǎng)護(hù);
步驟五、施工橫撐:
①整理、填筑橫撐模板基礎(chǔ),并安放橫撐模板;
②綁扎橫撐鋼筋;
③澆筑橫撐混凝土;
④拆除橫撐模板并養(yǎng)護(hù);
步驟六、開(kāi)挖門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)的土體:
①待門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,挖掘機(jī)和運(yùn)輸車到位;
②將挖掘機(jī)的鏟斗伸進(jìn)兩根橫撐6之間的空隙,開(kāi)挖門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)的土體,裝車運(yùn)至棄土場(chǎng);也可在門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的橫撐6下部松動(dòng)爆破,挖運(yùn)土體。
③排樁之間空隙如有滲透水,打入壓漿管4注漿,起到止水作用;
④設(shè)置排水溝11,采用潛水泵抽排滲透水;
⑤清理門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)的殘余土體達(dá)到設(shè)計(jì)要求,并掛網(wǎng)噴漿防護(hù);
步驟七、施工墊層和公路隧道主體結(jié)構(gòu):
①鋪筑基巖1以上混凝土墊層;
②綁扎仰拱鋼筋并澆筑仰拱混凝土;
③使用模板臺(tái)車澆筑二次襯砌混凝土;
④施工路面系83結(jié)構(gòu);
步驟八、安裝蓋板及鋪筑鋪裝層混凝土:
①運(yùn)送預(yù)制場(chǎng)預(yù)制的蓋板9并安裝在橫撐6上部;
②澆筑蓋板上部防水混凝土鋪裝層10;
在全部施工過(guò)程中,及時(shí)檢測(cè)門(mén)式排樁剛構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移和沉降,并及時(shí)反饋檢測(cè)結(jié)果,如有異常及時(shí)調(diào)整施工方案,確保施工安全和工程質(zhì)量。
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