一種通透肋式連拱隧道的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于隧道工程領(lǐng)域，更具體地，涉及一種通透肋式連拱隧道。
【背景技術(shù)】
[0002]中國山脈縱橫，地形地勢陡峻險要，地質(zhì)條件復(fù)雜。隨著我國西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，山區(qū)高等級公路工程建設(shè)正在加速進(jìn)行中，已成為我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要內(nèi)容，其中，沿河谷、山谷修建的傍山道路占有相當(dāng)?shù)谋戎亍?br>[0003]傍山道路線路走向與山坡面平行或斜交，以往多采用深挖路塹方案。由于受到山區(qū)陡峭地形條件的限制，該方案往往需要大范圍開挖山體，不僅對周圍植被造成嚴(yán)重破壞，也帶來了高切坡穩(wěn)定性問題，同時其支護(hù)和后期維護(hù)的費用也較高。
[0004]目前，淺埋傍山隧道逐漸取代傳統(tǒng)的深挖路塹方案，成為傍山道路的一種主要結(jié)構(gòu)型式。淺埋傍山隧道的隧址區(qū)地表傾斜，隧道傍山開挖形成洞室，埋深較淺，基本為半明半暗洞室結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的淺埋傍山隧道修建技術(shù)主要存在兩方面的技術(shù)難題，一是工程安全問題，二是環(huán)境保護(hù)問題。淺埋傍山隧道圍巖類別低，不能形成自然拱。其洞頂覆蓋層薄、地面橫坡較陡、洞身承受顯著的偏壓荷載，洞室開挖影響范圍波及到地表，故很容易造成隧道塌方、邊坡失穩(wěn)甚至山體滑坡，大量隧道洞口段的塌方事故以血的教訓(xùn)說明，淺埋隧道以及深埋隧道洞口段是隧道建設(shè)工程中的高風(fēng)險區(qū)域。另一方面，對于淺埋傍山隧道，國內(nèi)外常用的主要有回填暗挖和棚洞等設(shè)計方案?；靥畎低诜桨覆捎酶叽蠼Y(jié)構(gòu)物進(jìn)行先期支擋后回填暗挖，而對山坡變形未予以有效控制，造成支擋結(jié)構(gòu)物承受過大的偏壓力，對隧道結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定十分不利。棚洞方案則采用先開挖山坡巖體后修筑棚洞，其實質(zhì)與深挖路塹方案類似，存在植被破壞和高邊坡穩(wěn)定性問題。傳統(tǒng)的淺埋傍山隧道修建方案一直沒有能很好地解決工程安全和環(huán)境保護(hù)相互協(xié)調(diào)的問題。因此，淺埋傍山隧道穩(wěn)定性和環(huán)境保護(hù)問題是該類隧道工程建設(shè)中面臨的主要技術(shù)難題。
[0005]為提高道路建設(shè)品質(zhì)，兼顧工程與環(huán)境的協(xié)調(diào)，確保道路安全運行，亟待研發(fā)新的傍山隧道結(jié)構(gòu)型式。現(xiàn)有技術(shù)(申請?zhí)枮?00810048633.4，實用新型名稱為通透肋式拱梁隧道)公開了一種隧道結(jié)構(gòu)-通透肋式拱梁隧道;該隧道為半明半暗異型結(jié)構(gòu)，由拱頂管棚、初期襯砌、支護(hù)錨桿、內(nèi)側(cè)拱圈二次襯砌、拱頂縱梁、防落石擋塊、肋式拱梁、防撞墻、粧基承臺、抗滑粧、仰拱等結(jié)構(gòu)部件組成，現(xiàn)有技術(shù)中的通透肋式拱梁隧道結(jié)構(gòu)組成圖如圖1所示；該隧道外側(cè)采用通透的肋式拱梁代替?zhèn)鹘y(tǒng)的封閉式襯砌結(jié)構(gòu)，具有較好的通風(fēng)、采光性能，同時解決了與自然風(fēng)景區(qū)的環(huán)境協(xié)調(diào)問題。
[0006]但該通透肋式拱梁隧道也有其局限性:一方面，它是在拱頂管棚支護(hù)的條件下直接開挖洞室，開挖面是型如“老虎嘴”式的懸臂巖體結(jié)構(gòu)，為了保證該懸臂巖體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，對巖體自身完整性和強(qiáng)度有一定的要求，尤其是內(nèi)側(cè)拱腳和邊墻部位的巖體，應(yīng)力集中和應(yīng)力水平較高，要求至少是中風(fēng)化以上的巖體。但由于傍山地段的山坡巖體一般風(fēng)化較嚴(yán)重，其巖體完整性和強(qiáng)度在很多實際工程中難以滿足上述要求，從而在很大程度上限制了通透肋式拱梁隧道的應(yīng)用范圍。另一方面，通透肋式拱梁隧道僅為單洞隧道，跨度較小，功能單一，難以滿足高等級公路雙線通行的需求。
[0007]因此，為了解決通透肋式拱梁隧道對環(huán)境地質(zhì)條件要求高的問題，并適應(yīng)大跨度、雙線通行的建設(shè)需求，有必要研究新的傍山隧道結(jié)構(gòu)。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種通透肋式連拱隧道，旨在解決通透肋式拱梁隧道對環(huán)境地質(zhì)條件要求高、跨度小、通行能力低的技術(shù)問題。
[0009]本實用新型提供了一種通透肋式連拱隧道，所述通透肋式連拱隧道為嵌入式非對稱結(jié)構(gòu)，包括拱頂縱梁、防落石擋塊、肋式拱梁、防撞墻、初期襯砌層、二次襯砌層、拱腳擴(kuò)大基礎(chǔ)、仰拱、中導(dǎo)洞和中隔墻;所述通透肋式連拱隧道的外洞的二次襯砌層與拱頂縱梁、肋式拱梁、防撞墻統(tǒng)一澆筑成整體結(jié)構(gòu)，并與仰拱和拱腳擴(kuò)大基礎(chǔ)、中隔墻連接形成環(huán)型承力體系，以平衡隧道圍巖的偏壓應(yīng)力;所述通透肋式連拱隧道的內(nèi)側(cè)采用橫向管棚對拱頂山坡進(jìn)行強(qiáng)支護(hù)后分步開挖形成左、右洞室;通過開挖所述中導(dǎo)洞并施做所述中隔墻來連接左、右洞室，同時承受山體開挖引起偏壓荷載;所述拱頂縱梁上設(shè)置有用于防止山坡碎石滾落和坡面流水影響行車安全的防落石擋塊;所述初期襯砌層用于形成所述中導(dǎo)洞的初期支護(hù)。
[0010]更進(jìn)一步地，還包括拱頂錨固系統(tǒng)和拱腳錨固系統(tǒng)，所述拱頂錨固系統(tǒng)和所述拱腳錨固系統(tǒng)用于加固開挖影響區(qū)域內(nèi)的山坡坡體，減小山坡巖體的變形，從而降低隧道結(jié)構(gòu)物的應(yīng)力水平。
[0011]更進(jìn)一步地，所述拱頂錨固系統(tǒng)包括注漿鋼管和小導(dǎo)管，所述注漿鋼管和所述小導(dǎo)管均以向下傾斜25°的角度鉆入，鉆孔軸線與線路走向正交，并采用梅花形布置，管心間距2m。
[0012]更進(jìn)一步地，所述肋式拱梁為1/4圓弧形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，所述肋式拱梁的梁體截面為長方形，多個肋梁形成通透式開間，各片肋梁的頂端與所述拱頂縱梁相連，各片肋梁的底部與所述防撞墻相連。
[0013]更進(jìn)一步地，相鄰肋梁之間的中心間距為6.0m。
[0014]更進(jìn)一步地，所述中隔墻用于連接左、右洞室，并承受由偏壓地形條件或內(nèi)外洞室的非對稱開挖帶來的不平衡荷載;所述中隔墻的頂部與所述中導(dǎo)洞的洞頂緊密接觸，所述中隔墻的墻底設(shè)置有錨固錨桿，所述錨固錨桿為中空注漿錨桿且以垂直水平面向下鉆入。
[0015]本實用新型具有以下技術(shù)優(yōu)點:
[0016](I)本實用新型提供的通透肋式連拱隧道在通透肋式拱梁(單洞)的基礎(chǔ)上，采用中隔墻結(jié)構(gòu)替代圍巖來支撐拱頂山坡懸臂巖體，避免了拱腳及邊墻部位巖體(應(yīng)力集中區(qū))破壞引起的圍巖失穩(wěn)，同時為拱頂山坡巖體提供了更有效的支撐，降低了施工開挖的安全風(fēng)險，提高了該類型隧道環(huán)境地質(zhì)的適用性。
[0017](2)本實用新型提供的通透肋式連拱隧道采用雙連拱結(jié)構(gòu)，外洞為肋式拱梁結(jié)構(gòu)，具有良好的通風(fēng)、采光性能，有效地減小了對山坡植被的破壞面;外洞通過中隔墻與內(nèi)洞連為整體，形成跨度更大的雙線隧道結(jié)構(gòu)，有效提升了肋式拱梁隧道的通行能力。
[0018](3)本實用新型提供的通透肋式連拱隧道的高跨比較單洞通透肋式拱梁隧道明顯減小，在淺埋偏壓地段，具有更高的抗滑、抗傾覆安全系數(shù)。
[0019](4)本實用新型中的拱頂山坡注漿鋼管加固范圍覆蓋隧道洞室圍巖松動區(qū)域，有效保障了拱頂山坡巖體及隧道圍巖的開挖穩(wěn)定。
[0020](5)本實用新型中的中隔墻采用與內(nèi)、外洞相鄰的二次襯砌段先期整體澆筑，較傳統(tǒng)分三階段澆筑的“夾心餅”式中隔墻，具有更大的抗彎剛度，尤其在偏壓地段，具有更好的抗滑、抗傾覆性能，有效提高了施工期間中隔墻的穩(wěn)定性。
[0021](6)本實用新型中的中隔墻的墻底設(shè)置有錨固錨桿，進(jìn)一步提高中隔墻的抗滑、抗傾覆安全系數(shù)。
【附圖說明】
[0022]圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的通透肋式拱梁隧道的結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖2是本實用新型提供的通透肋式連拱隧道的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖3是本實用新型提供的通透肋式連拱隧道的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]其中，I為拱頂錨固系統(tǒng);2為拱頂縱梁;3為防落石擋塊;4為肋式拱梁;5為防撞墻；6為初期襯砌;7為二次襯砌;8為拱腳錨固系統(tǒng);9為擴(kuò)大基礎(chǔ)；10為仰拱；11為中導(dǎo)洞；12為中隔墻。
【具體實施方式】
[0026]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0027]依托工程南山隧道設(shè)計線路與山坡面斜交，由于坡面陡，切坡幾近山頂，若采用淺埋傍山隧道方案開挖山體，將破壞山坡自然平衡狀態(tài)，形成坡腳被切削的高陡邊坡，存在自身穩(wěn)定性問題。另一方面，由山坡開挖引起的巖體松弛壓力直接作用于隧道結(jié)構(gòu)上，且具有顯著的偏壓效應(yīng)，對隧道結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定十分不利。而若采用肋式拱梁隧道，設(shè)計中洞徑過大，不易控制其穩(wěn)定性;洞徑過小，達(dá)不到工程對跨度的要求。
[0028]基于上述分析，與傳統(tǒng)的傍山隧道和通透肋式拱梁隧道相比，通透肋式聯(lián)拱隧道采用主動變形控制措施來減小偏壓應(yīng)力水平，在減小開挖面的同時為結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了空間，最大程度地避免山體的切削和植被破壞，整體結(jié)構(gòu)簡潔美觀，無需通風(fēng)、采光系統(tǒng)，節(jié)能環(huán)保，具有很好的推廣應(yīng)用前景。
[0029]為適應(yīng)大跨度高速公路建設(shè)需求，需將通透式隧道結(jié)構(gòu)向雙洞、寬體方向擴(kuò)展，構(gòu)建適應(yīng)范圍更廣的新型隧道結(jié)構(gòu)。因此，結(jié)合實際工程地質(zhì)條件，在肋式拱梁隧道設(shè)計方案的基礎(chǔ)上，充分利用其技術(shù)優(yōu)勢，并彌補其不足，本實用新型提出了一種全新的隧道結(jié)構(gòu)一一通透肋式聯(lián)拱隧道。
[0030]圖2示出了本實用新型實施例提供的通透肋式連拱隧道的平面結(jié)構(gòu)，圖3示出了本實用新型實施例提供的通透肋式連拱隧道的三維結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本實用新型實施例相關(guān)的部分，詳述如下:
[0031]本實用新型實施例提供的通透肋式連拱隧道包括拱頂錨固系統(tǒng)1、拱頂縱梁2、防落石擋塊3、肋式拱梁4、防撞墻5、初期襯砌6、二次襯砌7、拱腳錨固系統(tǒng)8、擴(kuò)大基礎(chǔ)9、仰拱10、中導(dǎo)洞11和中隔墻12;
[0032]其中，拱頂錨固系統(tǒng)I采用注漿鋼管和小導(dǎo)管，注漿鋼管為Φ108Χ6πιπι預(yù)鉆孔埋設(shè)的熱扎無縫鋼管，埋入長度15m;小導(dǎo)管為Φ 50 X