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一種用于風(fēng)積沙地層的公路隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的制作方法

文檔序號(hào):10795100閱讀:283來源:國(guó)知局
一種用于風(fēng)積沙地層的公路隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于風(fēng)積沙地層的公路隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)。在風(fēng)積沙地質(zhì)條件下進(jìn)行隧道修建,開挖后毛洞基本無法自穩(wěn)。本實(shí)用新型沿徑向自外向內(nèi)包括初期支護(hù)和二次襯砌,沿環(huán)向包括上方的隧道拱部、中部?jī)蓚?cè)的隧道邊墻、下方的隧道仰拱,于隧道拱部初期支護(hù)外的隧道開挖輪廓線外緣環(huán)向布置超前支護(hù),超前支護(hù)由沿隧道縱向布置的多環(huán)前后搭接的高壓旋噴樁組成,環(huán)向相鄰的高壓旋噴樁的橫截面互相重疊。本實(shí)用新型采用一系列相互搭接重疊的水平高壓旋噴樁形成連續(xù)、密實(shí)、具有一定厚度的加固體,完全覆蓋隧道開挖輪廓上方臨空面,全面封擋沙粒泄漏路徑,保障上方沙層穩(wěn)定,隧道施工得以順利進(jìn)行。
【專利說明】
一種用于風(fēng)積沙地層的公路隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于公路隧道工程技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種用于風(fēng)積沙地層的公路隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)積沙地層具有結(jié)構(gòu)松散、顆粒單一、粒徑小、注漿滲透性差、抗剪強(qiáng)度低、無自穩(wěn)力等特點(diǎn),在外力作用下極易松散和破碎。在風(fēng)積沙地質(zhì)條件下進(jìn)行隧道修建,開挖后毛洞基本無法自穩(wěn),洞室頂部一旦形成臨空面,沙體即刻泄漏,并持續(xù)漏沙直到上部地層破壞貫通至地表。由此帶來相當(dāng)大的施工安全風(fēng)險(xiǎn),為應(yīng)對(duì)漏沙問題,使工程措施費(fèi)成倍增加并延誤工期,極端的大體量貫通式漏沙甚至?xí)斐赏9せ驕で闆r,風(fēng)積沙地層隧道修建課題成為行業(yè)內(nèi)非常棘手的難題。
[0003]現(xiàn)有的公路隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)基本都采用基于新奧法修建理念的復(fù)合式襯砌,采用噴錨襯砌作為初期支護(hù),模筑混凝土作為二次襯砌,在地質(zhì)條件較差的地段輔以注漿小導(dǎo)管或大管棚作為超前支護(hù),對(duì)隧道上方圍巖采取改良加固等措施,以提高支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍邊圍巖的剛度及強(qiáng)度來達(dá)到安全施工的目的。顯而易見,現(xiàn)有的隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)體系并不適應(yīng)風(fēng)積沙地層支護(hù)要求,常規(guī)的注漿手段在風(fēng)積沙地層中形成的加固體尺寸很小,無論是小導(dǎo)管還是大管棚均無法封堵粒徑微小且易于泄漏的風(fēng)積沙顆粒,沙粒會(huì)從超前支護(hù)縫隙中泄漏滑落。
[0004]伴隨國(guó)家層面“一帶一路”戰(zhàn)略和“城鎮(zhèn)化”發(fā)展政策的進(jìn)一步深入落實(shí),中西部地區(qū)交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)進(jìn)入新一輪的快速發(fā)展階段,穿越風(fēng)沙區(qū)域的公路工程數(shù)量日益增多,風(fēng)積沙地層隧道工程建設(shè)難題逐步突顯。因此,用于風(fēng)積沙地層的公路隧道支護(hù)結(jié)構(gòu),必須針對(duì)封堵漏沙的關(guān)鍵功能需求進(jìn)行升級(jí)改造。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種用于風(fēng)積沙地層的公路隧道支護(hù)結(jié)構(gòu),解決了現(xiàn)有公路隧道結(jié)構(gòu)無法封擋施工過程沙體泄漏,不能滿足風(fēng)積沙地層隧道支護(hù)要求的問題。
[0006]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為:
[0007]—種用于風(fēng)積沙地層的公路隧道支護(hù)結(jié)構(gòu),沿徑向自外向內(nèi)包括初期支護(hù)和二次襯砌,沿環(huán)向包括上方的隧道拱部、中部?jī)蓚?cè)的隧道邊墻、下方的隧道仰拱,其特征在于:
[0008]于隧道拱部初期支護(hù)外的隧道開挖輪廓線外緣環(huán)向布置超前支護(hù),超前支護(hù)由沿隧道縱向布置的多環(huán)前后搭接的高壓旋噴粧組成,環(huán)向相鄰的高壓旋噴粧的橫截面互相重疊。
[0009]超前支護(hù)環(huán)向的布置范圍為隧道拱部180°。
[0010]高壓旋噴粧粧徑為60cm,環(huán)向搭接重疊量為20cm,具有5°的外插角。
[0011]隧道拱部的拱腳處設(shè)置有楔形的初期支護(hù)擴(kuò)大拱腳,擴(kuò)大部分橫向?qū)挾扰c高壓旋噴粧粧徑相同;
[0012]初期支護(hù)擴(kuò)大拱腳底面設(shè)置有初期支護(hù)鎖腳錨管。
[0013]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0014]本實(shí)用新型在現(xiàn)有公路隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,改良超前支護(hù)的構(gòu)造,采用一系列相互搭接重疊的水平高壓旋噴粧形成連續(xù)、密實(shí)、具有一定厚度的加固體,完全覆蓋隧道開挖輪廓上方臨空面,全面封擋沙粒泄漏路徑,保障上方沙層穩(wěn)定,隧道施工得以順利進(jìn)行。
[0015]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)能充分滿足風(fēng)積沙地層隧道開挖支護(hù)的要求,顯著提升施工安全性,避免安全與質(zhì)量事故,明顯縮短施工工期,降低工程造價(jià)。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)橫斷面示意圖;
[0017]圖2是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)縱斷面示意圖;
[0018]圖3是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的超前支護(hù)旋噴粧示意圖;
[0019]圖4是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的初期支護(hù)擴(kuò)大拱腳示意圖。
[0020]圖中,1-超前支護(hù),2-初期支護(hù),3-二次襯砌,11-高壓旋噴粧,21-初期支護(hù)擴(kuò)大拱腳,22-初期支護(hù)鎖腳錨管,101-隧道拱部,102-隧道邊墻,103-隧道仰拱。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0022]本實(shí)用新型涉及的一種用于風(fēng)積沙地層的公路隧道支護(hù)結(jié)構(gòu),為扁平環(huán)形的層狀復(fù)合結(jié)構(gòu),沿徑向自外向內(nèi)包括初期支護(hù)2和二次襯砌3,沿環(huán)向包括上方的隧道拱部101、中部?jī)蓚?cè)的隧道邊墻102、下方的隧道仰拱103。
[0023]初期支護(hù)2為包含鋼架、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土的復(fù)合結(jié)構(gòu),二次襯砌3由鋼筋混凝土澆筑形成。于隧道拱部101初期支護(hù)2外的隧道開挖輪廓線外緣環(huán)向布置超前支護(hù)I,超前支護(hù)I由沿隧道縱向布置的多環(huán)前后搭接的高壓旋噴粧11組成,環(huán)向相鄰的高壓旋噴粧11的橫截面互相重疊,連續(xù)搭接覆蓋隧道頂部以封擋沙層泄漏。超前支護(hù)I環(huán)向的布置范圍為隧道拱部101180°,可覆蓋隧道拱部101,封堵開挖形成的隧道頂部臨空面。高壓旋噴粧11粧徑為60cm,環(huán)向搭接重疊量為20cm,具有5°的外插角,可沿隧道拱部101周邊形成連續(xù)的、具有一定厚度的結(jié)構(gòu)體,起到封堵漏沙路徑的作用。
[0024]隧道拱部101的拱腳處設(shè)置有楔形的初期支護(hù)擴(kuò)大拱腳21,擴(kuò)大部分橫向?qū)挾扰c高壓旋噴粧11粧徑相同,對(duì)所述超前支護(hù)I形成豎向支撐,同時(shí)可抵抗圍巖的水平擠壓作用力。初期支護(hù)擴(kuò)大拱腳21底面設(shè)置有初期支護(hù)鎖腳錨管22。
[0025]隧道開挖時(shí),會(huì)在拱部形成臨空面,如果周邊地層條件較好,則圍巖具有自穩(wěn)能力,在支護(hù)結(jié)構(gòu)施作前該臨空面是可以穩(wěn)定的,利用這一特性,可以順利完成隧道施工。但在風(fēng)積沙地層,沙粒完全沒有自穩(wěn)能力,一旦有臨空面暴露即刻泄漏,并且漏沙會(huì)持續(xù)進(jìn)行,直到上方地層全部貫通破壞,根本無法完成后續(xù)支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工工序。現(xiàn)有隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的超前支護(hù)只能在地層中形成局部的、離散的、不連續(xù)的加固體,依然存在大量沙粒泄漏的路徑,無法滿足支護(hù)需求。
[0026]本實(shí)用新型的關(guān)鍵組成部件是由高壓旋噴粧11構(gòu)成的超前支護(hù)I,在隧道開挖之前施工旋噴粧11,采用鉆孔、旋噴的工藝成粧,粧體之間依次重疊搭接,在隧道拱部101開挖輪廓上方形成類似殼體的屏障,呈現(xiàn)整體性、覆蓋性特征,充分彌補(bǔ)現(xiàn)有公路隧道超前支護(hù)結(jié)構(gòu)離散、不連續(xù)的的缺陷。隧道開挖時(shí),拱部臨空面被超前支護(hù)I封擋,風(fēng)積沙顆粒的泄漏路徑得以全方面封堵,由此,本實(shí)用新型提供的公路隧道結(jié)構(gòu)可以保障在風(fēng)積沙地層中安全順利的完成施工過程。另外,為保障支護(hù)結(jié)構(gòu)的協(xié)同整體工作性能,本實(shí)用新型初期支護(hù)2拱部拱腳處設(shè)置為擴(kuò)大拱腳21構(gòu)造,對(duì)超前支護(hù)I提供豎直向上和水平向外的支撐力,與超前支護(hù)I的變形趨勢(shì)方向相反,使超前支護(hù)I與初期支護(hù)2協(xié)調(diào)一致、共同抵抗圍巖壓力。
[0027]本實(shí)用新型的具體施工步驟如下:
[0028]第一步,修筑超前支護(hù)結(jié)構(gòu):
[0029]超前支護(hù)I采用高壓施噴粧施工工藝,高壓旋噴粧11粧徑為60cm,環(huán)向搭接重疊量為20cm,設(shè)置5°的外插角,布置范圍為拱部180°。首先通過測(cè)量放線在隧道掌子面標(biāo)記粧位坐標(biāo)并進(jìn)行編號(hào)。安裝施工設(shè)備,制備旋噴漿液。開始鉆孔,按要求鉆進(jìn)至指定深度后,進(jìn)行旋噴注漿,按順序逐一完成全部旋噴粧施工。旋噴粧長(zhǎng)度為20m,隧道開挖至15m時(shí),施作下一排施噴粧,縱向搭接5m。超前支護(hù)修筑完成且達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后,可進(jìn)行隧道開挖及修筑初期支護(hù)。
[0030]第二步,隧道開挖及修筑初期支護(hù):
[0031]隧道開挖及修筑初期支護(hù)2為關(guān)聯(lián)工序,采用分部開挖施工并分部施作初期支護(hù)
2。開挖后立即進(jìn)行初期支護(hù)2施工,先實(shí)施拱部101,然后兩側(cè)邊墻102,最后實(shí)施仰拱103。拱部拱腳處為“楔形”擴(kuò)大拱腳21構(gòu)造,在型鋼拱架上焊接工字鋼牛腿,底部用鋼板連接,最后填充噴射混凝土。拱部拱腳處施作鎖腳錨管22,提高整體穩(wěn)定性。
[0032]第三步,修筑二次襯砌:
[0033]先澆筑仰拱103二次襯砌3,然后采用襯砌臺(tái)車澆筑邊墻102和拱部101 二次襯砌3。
[0034]本實(shí)用新型的內(nèi)容不限于實(shí)施例所列舉,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本實(shí)用新型說明書而對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案采取的任何等效的變換,均為本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于風(fēng)積沙地層的公路隧道支護(hù)結(jié)構(gòu),沿徑向自外向內(nèi)包括初期支護(hù)(2)和二次襯砌(3 ),沿環(huán)向包括上方的隧道拱部(1I )、中部?jī)蓚?cè)的隧道邊墻(102 )、下方的隧道仰拱(103),其特征在于: 于隧道拱部(101)初期支護(hù)(2)外的隧道開挖輪廓線外緣環(huán)向布置超前支護(hù)(I),超前支護(hù)(I)由沿隧道縱向布置的多環(huán)前后搭接的高壓旋噴粧(11)組成,環(huán)向相鄰的高壓旋噴粧(I I)的橫截面互相重疊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于風(fēng)積沙地層的公路隧道支護(hù)結(jié)構(gòu),其特征在于: 超前支護(hù)(I)環(huán)向的布置范圍為隧道拱部(101)180°。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于風(fēng)積沙地層的公路隧道支護(hù)結(jié)構(gòu),其特征在于: 高壓旋噴粧(II)粧徑為60cm,環(huán)向搭接重疊量為20cm,具有5°的外插角。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于風(fēng)積沙地層的公路隧道支護(hù)結(jié)構(gòu),其特征在于: 隧道拱部(101)的拱腳處設(shè)置有楔形的初期支護(hù)擴(kuò)大拱腳(21),擴(kuò)大部分橫向?qū)挾扰c高壓旋噴粧(I I)粧徑相同; 初期支護(hù)擴(kuò)大拱腳(21)底面設(shè)置有初期支護(hù)鎖腳錨管(22)。
【文檔編號(hào)】E21D11/00GK205477639SQ201521064568
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2015年12月21日
【發(fā)明人】胡曉勇, 黃瑞, 姚紅志, 史寶童, 王柱
【申請(qǐng)人】中交第公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司, 中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司
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