大斷面隧道縱環(huán)梁預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種大斷面隧道縱環(huán)梁預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括待挖掘的主洞的隧道二次襯砌，其特征在于二次襯砌的隧道開挖輪廓線外沿隧道縱向方向均勻間隔布置有多個(gè)縱向鋼管，相鄰的縱向鋼管通過多個(gè)均勻間隔分布的橫向鋼管相連通，橫向鋼管內(nèi)澆筑有混凝土。所述橫向鋼管內(nèi)部綁扎有鋼筋。所述混凝土為鋼筋混凝土。本發(fā)明滿足了大斷面淺埋暗挖隧道開挖過程中強(qiáng)度和剛度的要求，且預(yù)支護(hù)體系不占用隧道開挖面積。
【專利說明】
大斷面隧道縱環(huán)梁預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于隧道施工領(lǐng)域，具體涉及一種大斷面隧道縱環(huán)梁預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有淺埋暗挖的大斷面隧道的建造方法較多，但一般是采用超前支護(hù)作用下的新奧法施工。隧道施工前一般先施工縱向設(shè)置的長(zhǎng)管棚、管幕、小導(dǎo)管等超前支護(hù)，然后分步開挖隧道，并沿隧道橫斷面方向架設(shè)鋼架、噴射混凝土，形成初期支護(hù)。待初期支護(hù)封閉成環(huán)后即可鋪設(shè)防水板，澆筑二次襯砌，最終形成隧道襯砌結(jié)構(gòu)。該方法是國(guó)內(nèi)外成熟的隧道施工工法，廣泛應(yīng)用于常規(guī)斷面的隧道施工，但是在大斷面、超大斷面隧道的應(yīng)用過程中，則存在以下問題:
[0003](I)隧道斷面較大時(shí)，初期支護(hù)的受力增大。當(dāng)受力增大到一定程度時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中通過增大鋼架剛度、減少鋼架間距的方法仍無法滿足初期支護(hù)的強(qiáng)度和剛度要求，導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)難以修建超大斷面的淺埋暗挖隧道。
[0004](2)隧道斷面較大時(shí)，縱向未開挖隧道的地層松弛范圍大，造成超前支護(hù)縱向懸空長(zhǎng)度增加，因而需要加大超前支護(hù)鋼管的直徑來增大超前支護(hù)的剛度。
[0005](3)隧道斷面較大時(shí)，現(xiàn)有初期支護(hù)剛度難以提高，采用分步開挖，減少初期支護(hù)跨度時(shí)，工序復(fù)雜，隧道施工引起的地面沉降較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種大斷面隧道縱環(huán)梁預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)，滿足了大斷面淺埋暗挖隧道開挖過程中強(qiáng)度和剛度的要求，且預(yù)支護(hù)體系不占用隧道開挖面積。
[0007]本發(fā)明提供了一種大斷面隧道縱環(huán)梁預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括待挖掘的主洞的隧道二次襯砌，其特征在于沿二次襯砌環(huán)向外輪廓線均勻間隔布置有多根沿隧道縱向布置的縱向鋼管，相鄰兩根縱向鋼管I)之間通過橫向鋼管相連通，在二次襯砌輪廓線環(huán)向上，橫向鋼管與縱向鋼管間隔相連形成環(huán)向連通空間，所述環(huán)向連通空間內(nèi)澆筑有混凝土。
[0008]所述沿縱向鋼管縱向間隔設(shè)置多個(gè)所述環(huán)向連通空間。
[0009]所述縱向鋼管的內(nèi)徑滿足人員進(jìn)入其內(nèi)部切割、澆筑鋼筋混凝土工作的空間要求。
[0010]所述縱向鋼管與橫向鋼管的對(duì)應(yīng)處設(shè)置有切割開口；橫向鋼管的開口端部與所述縱向鋼管的切割開口焊接。
[0011]所述環(huán)向連通空間內(nèi)的混凝土中設(shè)置有綁扎的鋼筋。
[0012]所述環(huán)向連通空間所在平面與隧道的縱向垂直。
[0013]本發(fā)明利用較大直徑鋼管作為隧道的超前支護(hù)，鋼管可通過頂管或盾構(gòu)法施工。在縱向沿一定間距從內(nèi)側(cè)切開鋼管，然后環(huán)向通過鋼管焊接形成環(huán)向連通的空間，之后在該環(huán)向連通空間內(nèi)綁扎鋼筋，最后在該環(huán)向連通的空間內(nèi)澆筑混凝土，形成縱向鋼管混凝土與一定間距設(shè)置的環(huán)向鋼筋混凝土組合的縱梁+橫梁預(yù)支護(hù)體系。在此預(yù)支護(hù)體系保護(hù)下開挖隧道，澆筑二次襯砌形成最終的隧道襯砌結(jié)構(gòu)。本發(fā)明在采用足夠尺寸的縱向鋼管支護(hù)的同時(shí)，利用鋼管內(nèi)的空間，將現(xiàn)有淺埋暗挖隧道開挖技術(shù)中的鋼架、初期支護(hù)等環(huán)向支撐體系，布置在切開鋼管形成的環(huán)向連通空間內(nèi)，環(huán)向連通空間是縱向間隔一定距離設(shè)置的。本發(fā)明形成穩(wěn)定的縱橫梁預(yù)支護(hù)體系，滿足了大斷面淺埋暗挖隧道開挖過程中強(qiáng)度和剛度的要求。本發(fā)明通過縱梁橫梁相互配合和內(nèi)部結(jié)構(gòu)形成預(yù)支護(hù)體系，不占用隧道開挖面積。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[00?5]圖2是本發(fā)明鋼管環(huán)向不連通A-A斷面示意圖；
[0016]圖3是本發(fā)明環(huán)梁處B-B斷面圖；
[0017]圖4是本發(fā)明鋼管切割形成環(huán)向連通空間大樣圖；
[0018]其中，1-縱向鋼管；2-橫向鋼管；3-隧道二次襯砌，4-地面，5-切割口； 6_環(huán)向連通空間。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，便于清楚地了解本發(fā)明，但它們不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成限定。
[0020]如圖所示，本發(fā)明提供了一種大斷面隧道縱環(huán)梁預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括待挖掘的主洞的隧道二次襯砌3，其特征在于沿二次襯砌3環(huán)向外輪廓線均勻間隔布置有多根沿隧道縱向布置的縱向鋼管I，相鄰兩根縱向鋼管I之間通過橫向鋼管2相連通，在二次襯砌3輪廓線環(huán)向上，橫向鋼管2與縱向鋼管I間隔相連形成環(huán)向連通空間6，所述環(huán)向連通空間6內(nèi)澆筑有混凝土。澆筑有混凝土的環(huán)向連通空間6與縱向鋼管相配合形成混凝土與鋼架相配合的縱環(huán)梁結(jié)構(gòu)。所述沿縱向鋼管I縱向間隔設(shè)置多個(gè)所述環(huán)向連通空間6。
[0021]所述縱向鋼管I的內(nèi)徑滿足人員進(jìn)入其內(nèi)部切割、澆筑鋼筋混凝土工作的空間要求，便于工作人員在縱向鋼管內(nèi)部進(jìn)行切割施工。
[0022]所述縱向鋼管與橫向鋼管的對(duì)應(yīng)處設(shè)置有切割開口；橫向鋼管的開口端部與所述縱向鋼管的切割開口焊接，保證縱向鋼管和橫向鋼管的一體化連接穩(wěn)定性。
[0023]所述環(huán)向連通空間6內(nèi)的混凝土中設(shè)置有綁扎的鋼筋，進(jìn)一步提高混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。所述環(huán)向連通空間6所在平面與隧道的縱向垂直，保證預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)的均勻受力。
[0024]本發(fā)明的施工步驟包括以下步驟:
[0025]第一步，采用頂管或盾構(gòu)法施工縱向鋼管I，縱向鋼管I沿隧道外輪廓布置;縱向鋼管的直徑可選擇1.62m;縱向鋼管I的直徑應(yīng)滿足施工人員進(jìn)入施工；
[0026]第二步，縱向鋼管I全部施工完成后，施工人員進(jìn)入縱向鋼管I，按照縱向間距L2從縱向鋼管I內(nèi)側(cè)設(shè)計(jì)切割口 5切割，縱向切割長(zhǎng)度為L(zhǎng)I;
[0027]第三步，所有相鄰縱向鋼管I的切割口5通過橫向鋼管2焊接連接;相鄰的鋼管焊接形成環(huán)向連通空間6;
[0028]第四步，在位于縱梁鋼管對(duì)應(yīng)兩側(cè)的切割口之間設(shè)置擋板，使環(huán)向連通空間6形成密閉空間。
[0029]第四步，向橫向鋼管2和縱向鋼管I相配合形成的環(huán)向連通空間6及鋼管中澆筑混凝土，必要時(shí)采用鋼筋混凝土 ；
[0030]第五步，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆卸擋板，即可開挖隧道并施工二次襯砌3。
[0031]按照以上步驟，最終形成縱向及環(huán)向上間隔L2布置的縱環(huán)梁預(yù)支護(hù)體系。其中，LI為環(huán)梁寬度，L2為環(huán)梁縱向間距，LI和L2、縱向鋼管I的直徑和切割口 5的高度須滿足預(yù)支護(hù)體系的強(qiáng)度和剛度要求。本發(fā)明較現(xiàn)有技術(shù)適用范圍廣，適用于多種地質(zhì)條件和多種隧道跨度。本發(fā)明提出在隧道開挖前先施工縱梁(縱向鋼管)與環(huán)梁(橫向鋼管)相結(jié)合的縱環(huán)梁預(yù)支護(hù)體系，滿足施工期隧道開挖后的縱向及橫斷面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度要求。本發(fā)明采用縱梁與橫梁相互配合的支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度大，相比現(xiàn)有技術(shù)更有利于沉降控制。本發(fā)明的施工條件好，安全性更高；同時(shí)經(jīng)濟(jì)性較好，減少了隧道初期支護(hù)工程量和臨時(shí)支護(hù)工程量
[0032]本說明書未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大斷面隧道縱環(huán)梁預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括待挖掘的主洞的隧道二次襯砌(3)，其特征在于沿二次襯砌(3)環(huán)向外輪廓線均勻間隔布置有多根沿隧道縱向布置的縱向鋼管(I)，相鄰兩根縱向鋼管(I)之間通過橫向鋼管(2)相連通，在二次襯砌(3)輪廓線環(huán)向上，橫向鋼管(2)與縱向鋼管(I)間隔相連形成環(huán)向連通空間(6)，所述環(huán)向連通空間(6)內(nèi)澆筑有混凝土。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大斷面隧道縱環(huán)梁預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于沿縱向鋼管(I)縱向間隔設(shè)置多個(gè)所述環(huán)向連通空間(6)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大斷面隧道縱環(huán)梁預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述縱向鋼管(I)的內(nèi)徑滿足人員進(jìn)入其內(nèi)部切割、澆筑鋼筋混凝土工作的空間要求。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大斷面隧道縱環(huán)梁預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述縱向鋼管與橫向鋼管的對(duì)應(yīng)處設(shè)置有切割開口；橫向鋼管的開口端部與所述縱向鋼管的切割開口焊接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大斷面隧道縱環(huán)梁預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述環(huán)向連通空間(6)內(nèi)的混凝土中設(shè)置有綁扎的鋼筋。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一所述的大斷面隧道縱環(huán)梁預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于環(huán)向連通空間(6)所在平面與隧道的縱向垂直。
【文檔編號(hào)】E21D11/10GK105863683SQ201610377956
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月31日
【發(fā)明人】肖明清, 鄧朝輝, 龍凡, 胡大偉, 劉浩
【申請(qǐng)人】中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司