專利名稱：前置式洞口工法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及公路遂道洞口施工方法，尤其是一種前置式洞口工法。二、 背景技術傳統(tǒng)洞口施工方法是在洞口大挖大刷，先開挖出施工所需要的工作場 地，然后進行暗洞施工。該方法的主要施工步序為 第一步修筑截水溝、洞口邊仰坡開挖。 第二步洞口邊仰坡防護。 第三步暗洞施工。 第四步明洞襯砌施作。 第五步明洞防排水系統(tǒng)施作。 第六步洞頂反壓回填。 第七步洞頂綠化。由此可見，洞口開挖至洞頂反壓回填所需的時間較長，邊仰坡的穩(wěn)定要 求較高，因此邊坡的坡率一般較緩，支護參數(shù)較強。另外，隧道進洞時，為 了保證仰坡的穩(wěn)定，洞口頂部覆土要求越高越好，因此仰坡高度一般不會低 于3m，由此造成仰坡大面積開挖，增加了開挖和支護工作量，并且破壞了 大面積的自然植被；另外，由于仰坡大范圍的切坡，破壞了山體的自然穩(wěn)定 狀態(tài)，施工不慎容易產(chǎn)生洞口失穩(wěn)，誘發(fā)山體滑坡，造成大量不必要的人力、 物力損失，延誤工期。三、 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了實現(xiàn)"自然生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)，維護國家生態(tài)環(huán)境 安全，確保國民經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展"的戰(zhàn)略目標，不僅要求公路能夠 方便、迅達、安全、舒適、清潔，更注重公路的美觀、公路與周圍生態(tài)環(huán)境 的和諧，以及公路建設引起的生態(tài)可持續(xù)性發(fā)展。本發(fā)明采用自然進洞的方法進行隧道洞口施工，在洞外不開挖山腳土體的情況下，通過開槽施工的方法先修建臨時明洞，然后反壓回填，穩(wěn)定邊仰 坡，再在臨時明洞內(nèi)開挖施工，采用沖擊破碎等機械開挖法進洞，達到保護 山坡的目的。這樣既可保全洞口山坡及原生植被免遭破壞，減小洞口仰坡防 護工程，也是保證仰坡穩(wěn)定較為理想的方法。這種隧道洞口施工方法稱為"前 置式洞口工法"，其真正地實現(xiàn)"早進晚出"的設計施工理念。前置式洞口工 法的應用可使洞口施工更加規(guī)范化、標準化，能較好地解決長期以來傳統(tǒng)洞 口施工方法造成的各種邊仰坡病害。本發(fā)明所采用技術方案，其施工步序為第一步修筑截水溝、清表、修整仰坡浮土，該處仰坡厚度高度控制在0~5m，因開挖工作量較小，采用人工開挖即可；第二步前置式洞口段臨時襯砌及管棚套拱兩側(cè)施工槽開挖； 第三步前置式洞口段臨時襯砌及管棚套拱兩側(cè)施工槽邊仰坡防護； 第四步按設計施工管棚套拱，鋼拱架架立就位后，澆注套拱；若無超前大管棚，直接進行下一步；第五步超前大管棚或超前小導管預支護施工，若無超前預支護，直接進行下一步；第六步前置式洞口臨時襯砌基礎施工，在型鋼拱腳部先澆注基礎混凝 土穩(wěn)定拱架基腳，澆筑高度控制在5m以內(nèi)；第七步前置式洞口臨時襯砌施工，首先架立型鋼拱架，并采用連接鋼 筋焊接牢靠；第八步洞頂回填反壓，以保證臨時襯砌和邊仰坡的穩(wěn)定，臨時襯砌最 大回填高度控制在3m內(nèi)；第九步前置式洞口段臨時襯砌內(nèi)部洞口明洞段巖土體上臺階暗挖； 第十步前置式洞口段臨時襯砌內(nèi)部洞口明洞段巖土體下臺階暗挖； 第十一步前置式洞口段仰拱、仰拱回填以及矮邊墻施工； 第十二步前置式洞口明洞段防水層及排水管施工； 第十三步明洞襯砌施工； 第十四步洞頂綠化恢復。本發(fā)明的特點主要有(1)施工中盡量不切坡進洞，有效的保護隧道洞 口自然生態(tài)環(huán)境；(2)利用洞外臨時襯砌和邊、仰坡臨時防護及臨時襯砌外 回填反壓，保證隧道洞口邊、仰坡的穩(wěn)定；(3)保留了左右洞間的原生巖土體，保證仰坡的穩(wěn)定和保護該部原生植被。 四具體實施方式
下面結合一個實施例子進一步說明本發(fā)明。第一步修筑截水溝、清表、修整仰坡浮土。采用人工開挖，將仰坡高度60cm范圍內(nèi)的浮土清除；第二步前置式洞口段臨時襯砌及管棚套拱兩側(cè)施工槽開挖。槽口底端 開挖寬度為1.0m，邊坡開挖坡率為l: 0.2，仰坡開挖坡率為l: 0.5;第三步前置式洞口段臨時襯砌及管棚套拱兩側(cè)施工槽邊仰坡防護。邊 仰坡防護采用噴、錨、網(wǎng)聯(lián)合支護手段，仰坡噴射混凝土采用15cmC20混 凝土，內(nèi)設巾6鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距25X25cm，錨桿采用20MnSiO25砂漿錨 桿，長度為3.0m，按1.5mX1.5m梅花形布設；邊坡土層噴射混凝土釆用 15cmC20混凝土，內(nèi)設小6鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距25X25cm，錨桿采用20MnSi 025砂漿錨桿，長度為4.0m，按1.5mX1.5m梅花形布設；邊坡強風化灰?guī)r 層噴射混凝土采用10cmC20混凝土，內(nèi)設4)6鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距25X25cm， 錨桿采用20MnSi①25砂漿錨桿，長度為3.0m，按1.5mX 1.5m梅花形布設； 邊坡弱風化灰?guī)r層噴射混凝土采用5cmC20混凝土；第四步施工管棚套拱，鋼拱架架立就位后，澆注套拱。套拱采用 80cmC25型鋼混凝土結構；第五步超前大管棚施工。管棚采用25m4)108大管棚；第六步前置式洞口臨時襯砌基礎施工，在型鋼拱腳部先澆注C15基礎 混凝土穩(wěn)定拱架基腳，澆筑高度為281.4cm;第七步前置式洞口臨時襯砌施工，首先架立型鋼拱架，并采用連接鋼筋焊接牢靠。臨時明洞厚度為30cm厚C25型鋼混凝土結構，型鋼采用22b 工字鋼，間距為50cm，鋼支撐在隧道縱向以4)22鋼筋聯(lián)接，聯(lián)接鋼筋沿隧 道環(huán)向間踞取1.0米，鋼支撐與鋼筋間采用焊接聯(lián)接，鋼支撐與聯(lián)接鋼板、架立鋼板也采用焊接聯(lián)接，聯(lián)接鋼板間采用螺栓聯(lián)接；第八步洞頂回填反壓，以保證臨時襯砌和邊仰坡的穩(wěn)定。拱頂最大回 填高度為1.5m，采用砂袋回碼；第九步前置式洞口段臨時襯砌內(nèi)部洞口明洞段巖土體上臺階暗挖。開 挖高度6m左右；第十步前置式洞口段臨時襯砌內(nèi)部洞口明洞段巖土體下臺階暗挖。開 挖高度4m左右，直至隧道仰拱底部；第十一步前置式洞口段仰拱、仰拱回填以及矮邊墻施工； 第十二步前置式洞口明洞段防水層及排水管施工； 第十三步明洞襯砌施工； 第十四步洞頂綠化恢復。通過對"前置式洞口工法"的施工過程二維、三維數(shù)值模擬分析，表明 高速公路隧道洞口采用前置式洞口工法時，使隧道洞口邊仰坡在隧道洞口施 工中的安全性得到了提高，有效地避免了洞口滑坡、崩塌等病害。雖然在洞 口施工中局部存在拉應力區(qū)，但總體應力較小，洞口段施工對隧道洞口淺埋 段影響較微弱。同時，洞口淺埋段施工時采用前置式洞口工法的洞口基本處 于相對穩(wěn)定狀態(tài)，從邊仰坡錨桿軸力分析，在洞口上部土層中地形較陡峻處 臨時支擋結構可作局部加強。通過對前置式洞口工法的施工過程監(jiān)測，可以得出如下結論(1) 在臨時洞門結構自重和部分邊坡坍塌土體的荷載作用下，并綜合 混凝土結構的自身收縮徐變等因素， 一般拱頂沉降位移在10mm以內(nèi)，周邊 收斂位移在2mm以內(nèi)。(2) 混凝土與鋼支撐組成聯(lián)合作用體系，在混凝土凝固初期，鋼支撐 是主要的承載體，隨著混凝土強度的提高，鋼支撐與混凝土內(nèi)部應力重新調(diào) 整，鋼支撐內(nèi)力有所下降，而混凝土內(nèi)部應力有所增加，但總體上來說，混 凝土和鋼支撐內(nèi)部應力都不大，混凝土內(nèi)部應力最大值為800KPa，而鋼支 撐最大內(nèi)力為60KN。6(3) 臨時襯砌混凝土基底應力較大，最大值達到lMpa，因此對軟弱地 層情況下，應設置擴大式邊墻或增設仰拱。(4) 由于邊坡不是很高，按照l: 0.2的比率放坡，錨桿軸力最大值不 超過10KN，說明錨桿對邊坡巖體的約束力不太明顯。(5) 圍巖內(nèi)部位移最大值不超過0.8mm，在臨時襯砌的作用下，邊坡 穩(wěn)定性較好。
權利要求
1、一種前置式洞口工法，其特征施工步序為第一步修筑截水溝、清表、修整仰坡浮土，該處仰坡厚度高度控制在0～5m，因開挖工作量較小，采用人工開挖即可；第二步前置式洞口段臨時襯砌及管棚套拱兩側(cè)施工槽開挖；第三步前置式洞口段臨時襯砌及管棚套拱兩側(cè)施工槽邊仰坡防護；第四步按設計施工管棚套拱，鋼拱架架立就位后，澆注套拱；若無超前大管棚，直接進行下一步；第五步超前大管棚或超前小導管預支護施工，若無超前預支護，直接進行下一步；第六步前置式洞口臨時襯砌基礎施工，在型鋼拱腳部先澆注基礎混凝土穩(wěn)定拱架基腳，澆筑高度控制在5m以內(nèi)；第七步前置式洞口臨時襯砌施工，首先架立型鋼拱架，并采用連接鋼筋焊接牢靠；第八步洞頂回填反壓，以保證臨時襯砌和邊仰坡的穩(wěn)定，臨時襯砌最大回填高度控制在3m內(nèi)；第九步前置式洞口段臨時襯砌內(nèi)部洞口明洞段巖土體上臺階暗挖；第十步前置式洞口段臨時襯砌內(nèi)部洞口明洞段巖土體下臺階暗挖；第十一步前置式洞口段仰拱、仰拱回填以及矮邊墻施工；第十二步前置式洞口明洞段防水層及排水管施工；第十三步明洞襯砌施工；第十四步洞頂綠化恢復。
全文摘要
前置式洞口工法是公路隧道進洞的一種新型施工方法。公開技術是，明洞暗做法，采取保護山坡自然進洞的方法進行隧道洞口施工，在洞外不開挖山腳土體的情況下，采用拉槽施工的方法先修建臨時明洞襯砌，然后在臨時明洞襯砌暗挖明洞核心土，采用沖擊破碎開挖進洞。這樣既可保全洞口山坡及原生植被免遭破壞，減小洞口仰坡防護工程，也可縮短邊仰坡的暴露時間，提高其穩(wěn)定性。本發(fā)明特點主要有(1)施工中盡量不切坡進洞，有效的保護隧道洞口自然生態(tài)環(huán)境；(2)利用洞外臨時襯砌和邊、仰坡臨時防護及臨時襯砌外回填反壓，保證隧道洞口邊、仰坡的穩(wěn)定；(3)保留了左右洞間的原生巖土體，保證仰坡的穩(wěn)定和保護該部原生植被。
文檔編號E21D9/14GK101260806SQ20081006958
公開日2008年9月10日 申請日期2008年4月24日 優(yōu)先權日2008年4月24日
發(fā)明者程崇國, 胡學兵, 蔣樹屏, 郭云普, 黃倫海 申請人:重慶交通科研設計院