大斷面隧道縱環梁預支護結構的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種大斷面隧道縱環梁預支護結構，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縱向鋼管，相鄰的縱向鋼管通過多個均勻間隔分布的橫向鋼管相連通，橫向鋼管內澆筑有混凝土。所述橫向鋼管內部綁扎有鋼筋。所述混凝土為鋼筋混凝土。本發明滿足了大斷面淺埋暗挖隧道開挖過程中強度和剛度的要求，且預支護體系不占用隧道開挖面積。
【專利說明】
大斷面隧道縱環梁預支護結構
技術領域
[0001]本發明屬于隧道施工領域，具體涉及一種大斷面隧道縱環梁預支護結構。
【背景技術】
[0002]現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作用下的新奧法施工。隧道施工前一般先施工縱向設置的長管棚、管幕、小導管等超前支護，然后分步開挖隧道，并沿隧道橫斷面方向架設鋼架、噴射混凝土，形成初期支護。待初期支護封閉成環后即可鋪設防水板，澆筑二次襯砌，最終形成隧道襯砌結構。該方法是國內外成熟的隧道施工工法，廣泛應用于常規斷面的隧道施工，但是在大斷面、超大斷面隧道的應用過程中，則存在以下問題:
[0003](I)隧道斷面較大時，初期支護的受力增大。當受力增大到一定程度時，現有技術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的強度和剛度要求，導致現有技術難以修建超大斷面的淺埋暗挖隧道。
[0004](2)隧道斷面較大時，縱向未開挖隧道的地層松弛范圍大，造成超前支護縱向懸空長度增加，因而需要加大超前支護鋼管的直徑來增大超前支護的剛度。
[0005](3)隧道斷面較大時，現有初期支護剛度難以提高，采用分步開挖，減少初期支護跨度時，工序復雜，隧道施工引起的地面沉降較大。
【發明內容】
[0006]本發明的目的就是針對現有技術的缺陷，提供一種大斷面隧道縱環梁預支護結構，滿足了大斷面淺埋暗挖隧道開挖過程中強度和剛度的要求，且預支護體系不占用隧道開挖面積。
[0007]本發明提供了一種大斷面隧道縱環梁預支護結構，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向上，橫向鋼管與縱向鋼管間隔相連形成環向連通空間，所述環向連通空間內澆筑有混凝土。
[0008]所述沿縱向鋼管縱向間隔設置多個所述環向連通空間。
[0009]所述縱向鋼管的內徑滿足人員進入其內部切割、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應處設置有切割開口；橫向鋼管的開口端部與所述縱向鋼管的切割開口焊接。
[0011]所述環向連通空間內的混凝土中設置有綁扎的鋼筋。
[0012]所述環向連通空間所在平面與隧道的縱向垂直。
[0013]本發明利用較大直徑鋼管作為隧道的超前支護，鋼管可通過頂管或盾構法施工。在縱向沿一定間距從內側切開鋼管，然后環向通過鋼管焊接形成環向連通的空間，之后在該環向連通空間內綁扎鋼筋，最后在該環向連通的空間內澆筑混凝土，形成縱向鋼管混凝土與一定間距設置的環向鋼筋混凝土組合的縱梁+橫梁預支護體系。在此預支護體系保護下開挖隧道，澆筑二次襯砌形成最終的隧道襯砌結構。本發明在采用足夠尺寸的縱向鋼管支護的同時，利用鋼管內的空間，將現有淺埋暗挖隧道開挖技術中的鋼架、初期支護等環向支撐體系，布置在切開鋼管形成的環向連通空間內，環向連通空間是縱向間隔一定距離設置的。本發明形成穩定的縱橫梁預支護體系，滿足了大斷面淺埋暗挖隧道開挖過程中強度和剛度的要求。本發明通過縱梁橫梁相互配合和內部結構形成預支護體系，不占用隧道開挖面積。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明結構示意圖；
[00?5]圖2是本發明鋼管環向不連通A-A斷面示意圖；
[0016]圖3是本發明環梁處B-B斷面圖；
[0017]圖4是本發明鋼管切割形成環向連通空間大樣圖；
[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_環向連通空間。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明，便于清楚地了解本發明，但它們不對本發明構成限定。
[0020]如圖所示，本發明提供了一種大斷面隧道縱環梁預支護結構，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輪廓線環向上，橫向鋼管2與縱向鋼管I間隔相連形成環向連通空間6，所述環向連通空間6內澆筑有混凝土。澆筑有混凝土的環向連通空間6與縱向鋼管相配合形成混凝土與鋼架相配合的縱環梁結構。所述沿縱向鋼管I縱向間隔設置多個所述環向連通空間6。
[0021]所述縱向鋼管I的內徑滿足人員進入其內部切割、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部進行切割施工。
[0022]所述縱向鋼管與橫向鋼管的對應處設置有切割開口；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定性。
[0023]所述環向連通空間6內的混凝土中設置有綁扎的鋼筋，進一步提高混凝土結構的強度。所述環向連通空間6所在平面與隧道的縱向垂直，保證預支護結構的均勻受力。
[0024]本發明的施工步驟包括以下步驟:
[0025]第一步，采用頂管或盾構法施工縱向鋼管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的直徑應滿足施工人員進入施工；
[0026]第二步，縱向鋼管I全部施工完成后，施工人員進入縱向鋼管I，按照縱向間距L2從縱向鋼管I內側設計切割口 5切割，縱向切割長度為LI;
[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向連通空間6;
[0028]第四步，在位于縱梁鋼管對應兩側的切割口之間設置擋板，使環向連通空間6形成密閉空間。
[0029]第四步，向橫向鋼管2和縱向鋼管I相配合形成的環向連通空間6及鋼管中澆筑混凝土，必要時采用鋼筋混凝土 ；
[0030]第五步，待混凝土達到設計強度后，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，最終形成縱向及環向上間隔L2布置的縱環梁預支護體系。其中，LI為環梁寬度，L2為環梁縱向間距，LI和L2、縱向鋼管I的直徑和切割口 5的高度須滿足預支護體系的強度和剛度要求。本發明較現有技術適用范圍廣，適用于多種地質條件和多種隧道跨度。本發明提出在隧道開挖前先施工縱梁(縱向鋼管)與環梁(橫向鋼管)相結合的縱環梁預支護體系，滿足施工期隧道開挖后的縱向及橫斷面結構強度和剛度要求。本發明采用縱梁與橫梁相互配合的支護結構剛度大，相比現有技術更有利于沉降控制。本發明的施工條件好，安全性更高；同時經濟性較好，減少了隧道初期支護工程量和臨時支護工程量
[0032]本說明書未作詳細描述的內容屬于本領域專業技術人員公知的現有技術。
【主權項】
1.一種大斷面隧道縱環梁預支護結構，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)輪廓線環向上，橫向鋼管(2)與縱向鋼管(I)間隔相連形成環向連通空間(6)，所述環向連通空間(6)內澆筑有混凝土。2.根據權利要求1所述的大斷面隧道縱環梁預支護結構，其特征在于沿縱向鋼管(I)縱向間隔設置多個所述環向連通空間(6)。3.根據權利要求1所述的大斷面隧道縱環梁預支護結構，其特征在于所述縱向鋼管(I)的內徑滿足人員進入其內部切割、澆筑鋼筋混凝土工作的空間要求。4.根據權利要求1所述的大斷面隧道縱環梁預支護結構，其特征在于所述縱向鋼管與橫向鋼管的對應處設置有切割開口；橫向鋼管的開口端部與所述縱向鋼管的切割開口焊接。5.根據權利要求1所述的大斷面隧道縱環梁預支護結構，其特征在于所述環向連通空間(6)內的混凝土中設置有綁扎的鋼筋。6.根據權利要求1-5中任一所述的大斷面隧道縱環梁預支護結構，其特征在于環向連通空間(6)所在平面與隧道的縱向垂直。
【文檔編號】E21D11/10GK105863683SQ201610377956
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月31日
【發明人】肖明清, 鄧朝輝, 龍凡, 胡大偉, 劉浩
【申請人】中鐵第四勘察設計院集團有限公司