复杂软弱围岩隧道进洞结构及施工方法与流程

本发明涉及复杂软弱围岩隧道进洞结构及施工方法，属于土木工程领域，适用于复杂软弱围岩隧道的施工。

背景技术：

随着我国经济的快速发展，交通隧道建设规模与数量越来越多。隧道洞口段最普遍的特点是埋深浅，围岩软弱破碎、松散、风化较为严重，地质条件较差。特别在洞口段软弱围岩中修建大断面隧道，成洞更为困难。因此，实现隧道安全进洞必须采用适当的超前支护技术和有效的开挖方法显得十分重要。

隧道洞口的位置是隧道穿过山体埋深最小的地段，地质条件较差，隧道围岩偏压严重且存在一定的破碎性；而因隧道进洞施工破坏了原有植被对于山体岩体的保护，同时受地表水冲刷等原因影响，极易造成山体失稳，产生滑动和坍塌。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对复杂软弱围岩隧道进洞施工的问题，提供复杂软弱围岩隧道进洞结构及施工方法，满足结构施工的需求。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为复杂软弱围岩隧道进洞结构施工方法：

包括步骤一、截水沟施工：提前预制好预制装配式截水沟，在截水沟位置开挖完成后安装预制装配式截水沟并做好嵌缝处理，防止渗水；

步骤二、边仰坡开挖：边仰坡采用机械与松动爆破组合开挖，对开挖完成的边仰拱采用框格植草防护；

步骤三、套拱施工：在套拱位置下部开挖施工仰拱，仰拱中安装预埋钢板，将内侧弧形型钢架本体的下端连接预埋钢板，将弧形钢底模安装在内侧弧形型钢架上，随后在弧形钢底模上绑扎套拱钢筋，并通过钢筋固定卡具将外侧弧形型钢架固定在套拱钢筋的外侧，并通调节千斤顶调节外侧弧形型钢架的高度，前后两侧封堵，将外侧钢模板安装在外侧弧形型钢架上，并在顶端留有浇筑口，通过混凝土浇筑套拱；

步骤四、隧道洞身开挖：进行隧道洞身开挖，进行二次衬砌；

步骤五、明洞施工：明洞基坑开挖完成后施工仰拱和仰拱回填，采用二衬台车的台车模板进行支模铺设明洞衬砌内模，在台车模板外侧进行衬砌钢筋笼绑扎，通过在仰拱上安装的预埋钢板，通过预埋钢板固定型化支架，定型化支架上部设置可升降悬挂胎架，通过调节可升降悬挂胎架的高度进而改变影响衬砌钢筋笼的位置，明洞衬砌外模采用弧形钢模和块状钢模进行支模，明洞衬砌外模通过拉锚件和钢丝绳进行拉紧固定，然后进行明洞衬砌混凝土浇筑；

步骤六、明洞回填：待混凝土达到一定强度后进行明洞回填。

进一步地，回填明洞后修建仰坡护脚。

进一步地，向套拱中打设管棚。

进一步地，明洞回填后，在明洞衬砌堆土并夯实形成人工夯实土层，在人工夯实土层的上表面布置粘土隔水层。

进一步地，外侧弧形型钢架下部设置高度调节块，通过调节千斤顶行程调整外侧弧形型钢架高度，千斤顶上部设置支撑挡板，通过该支撑挡板作用于加强肋板，将外侧弧形型钢架顶起一定的高度时调节高度调节块的高度进行支撑，外侧弧形型钢架的端部设有连接钢板，高度调节块和连接钢板之间通过螺栓连接。

进一步地，步骤五中，定型化支架设有一对分别在明洞衬砌的两侧，在定型化支架上端安装横撑，横撑上安装有分配梁，分配梁上安装有高度调节块，将可升降悬挂胎架搭建在高度调节块，通过改变高度调节块的高度来调整可升降悬挂胎架的高度进而影响安装在可升降悬挂胎架下方定位钢筋的位置，定位钢筋的下端伸入衬砌钢筋笼中。

进一步地，明洞衬砌顶部修建挡水体。

复杂软弱围岩隧道进洞结构，由以上施工方法得到的。

本发明具有以下有益效果：

(1)洞顶截水沟采用预制装配式截水沟进行施工，提高截水沟施工速度。

(2)明洞衬砌的衬砌钢筋笼采用可升降悬挂胎架进行绑扎，通过调节高度调节块的高度来调整钢筋位置，提高钢筋绑扎位置准确性；在可升降悬挂胎架的定位钢筋外侧安装钢管，衬砌钢筋笼安装过程中通过钢管的转动减少安装阻力，提高钢筋安装速度。

(3)通过调节千斤顶行程调整外侧弧形型钢架高度来调整套拱钢筋的位置，实现套拱钢筋位置的调整和准确定位。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是隧道进洞结构结构图；

图2是明洞衬砌施工结构图；

图3是现浇钢筋混凝土套拱支模体系结构图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-仰拱，2-仰拱回填，3-仰坡护脚，4-明洞衬砌，5-挡水体，6-人工夯实土层，7-框格植草防护，8-粘土隔水层，9-套拱，10-边仰坡，11-山体，12-预制装配式截水沟，13-管棚，14-二次衬砌，15-隧道，16-拉锚件，17-钢丝绳，18-块状钢模，19-型钢立柱，20-弧形钢模，21-衬砌钢筋笼，22-钢管，23-钢斜撑，24-高度调节块，25-水平支撑梁，26-定位钢筋，27-可升降悬挂胎架，28-分配梁，29-横撑，30-定型化支架，31-台车模板，32-二衬台车，33-预埋钢板，34-仰拱，35-千斤顶，36-支撑挡板，37-加强肋板，38-外侧弧形型钢架，39-套拱钢筋，40-钢模板，41-导向管，42-弧形钢底模，43-钢筋固定卡具，44-型钢架固定钢管，45-连接钢板，46-螺栓，47-内侧弧形型钢架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1-3所示，本发明为复杂软弱围岩隧道进洞结构：

隧道15位于山体1内，隧道进/出口内搭建有套拱9，套拱9外口铺设有明洞衬砌4，隧道15的进/出口底面铺设有具有凹陷部的仰拱1，凹陷部内平铺有仰拱回填层2，隧道15内铺设有二次衬砌14，二次衬砌14上的山体1内具有管棚13。

隧道15的进/出口处平整有边仰坡10，明洞衬砌4的上方铺设有人工夯实土层6，人工夯实土层6的一侧靠于边仰坡10的坡低处，人工夯实土层6上表面铺设有黏土隔水层8，边仰坡10表面设有框格植草防护7。

进一步地，位于边仰坡10上方的山体上修建有装配式截水沟12。

进一步地，明洞趁砌4的外端口上表面建造有挡水体5。

如图2所示，复杂软弱围岩隧道进洞结构支撑体系，包括用于支撑明洞衬砌4的二衬台车32以及位于隧道15的进/出口两侧的定型支撑架30，，二衬台车32上安装有台车模板31，明洞衬砌4内具有衬砌钢筋笼21，定型支撑架30包括一对型钢立柱19和可升降悬挂胎架27，两型钢立柱19的相对侧面均设有横撑29，横撑29上安装有分配梁28，分配梁28上安装有高度调节块24，两高度调节块24上搭建有可升降悬挂胎架27，可升降悬挂胎架27下表面安装有定位钢筋26和钢管22，定位钢筋26穿于钢管22中，定位钢筋26伸入衬砌钢筋笼21对衬砌钢筋笼21进行限位，明洞衬砌4两侧均具有外模板，两侧外模板之间通过钢丝绳17、拉锚件16连接。

进一步地，钢立柱19通过预埋钢板33与仰拱1连接。

进一步地，型钢立柱19和横撑29之间设有钢斜撑23。

现浇钢筋混凝土套拱支模体系，包括主要由内至外依次为内侧弧形型钢架47、弧形钢底模42、套拱9、外侧弧形型钢架38和钢模板40构成的，弧形钢底模42安装在内侧弧形型钢架47上，套拱9具有伸出套拱9上表面的套拱钢筋39，套拱钢筋39的伸出部和外侧弧形型钢架38之间通过钢筋固定卡具43连接，外侧弧形型钢架38上固定有钢模板40，仰拱1上安装有一对预埋钢板33，内侧弧形型钢架47的两端均焊接于两预埋钢板33上。

其中，外侧弧形型钢架38的底端和仰拱1之间加塞有高度调节块24。

其中，外侧弧形型钢架38的底端外表焊接有加强肋板37。

其中，拱套5内具有一排导向管41。

复杂软弱围岩隧道进洞结构及施工方法：

包括步骤一、截水沟施工：提前预制好预制装配式截水沟12，在截水沟位置开挖完成后安装预制装配式截水沟12并做好嵌缝处理，防止渗水。

步骤二、边仰坡开挖：边仰坡10采用机械与松动爆破组合开挖，对开挖完成的边仰拱1采用框格植草防护7。

步骤三、套拱9施工：在套拱9位置下部开挖施工仰拱34，仰拱34中安装预埋钢板33，将内侧弧形型钢架本体47的下端连接预埋钢板33，将弧形钢底模42安装在内侧弧形型钢架47上，随后在弧形钢底模42上绑扎套拱钢筋39，并通过钢筋固定卡具43将外侧弧形型钢架38固定在套拱钢筋39的外侧，并通调节千斤顶35调节外侧弧形型钢架38的高度，前后两侧封堵，将外侧钢模板40安装在外侧弧形型钢架38上，并在顶端留有浇筑口，通过混凝土浇筑套拱9，进一步的外侧弧形型钢架38下部设置高度调节块24，通过调节千斤顶35行程调整外侧弧形型钢架38高度，千斤顶35上部设置支撑挡板36，通过该支撑挡板36作用于加强肋板37，将外侧弧形型钢架38顶起一定的高度时调节高度调节块24的高度进行支撑，其中套拱9中打设有管棚13，外侧弧形型钢架38的端部设有连接钢板45，高度调节块24和连接钢板45之间通过螺栓46连接。

步骤四、隧道洞身开挖：进行隧道15洞身开挖，进行二次衬砌14。

步骤五、明洞施工：明洞基坑开挖完成后施工仰拱1和仰拱回填2，采用二衬台车32的台车模板31进行支模铺设明洞衬砌4内模，在台车模板31外侧进行衬砌钢筋笼21绑扎，通过在仰拱1上安装的预埋钢板33，通过预埋钢板33固定型化支架30，定型化支架30上部设置可升降悬挂胎架27，通过调节可升降悬挂胎架27的高度进而改变影响衬砌钢筋笼21的位置，明洞衬砌4外模采用弧形钢模20和块状钢模18进行支模，明洞衬砌4外模通过拉锚件16和钢丝绳17进行拉紧固定，然后进行明洞衬砌4混凝土浇筑，其中定型化支架30设有一对分别在明洞衬砌4的两侧，在定型化支架30上端安装横撑29，横撑29上安装有分配梁28，分配梁28上安装有高度调节块24，将可升降悬挂胎架27搭建在高度调节块24，通过改变高度调节块24的高度来调整可升降悬挂胎架27的高度，进而影响安装在可升降悬挂胎架27下方定位钢筋26的位置，可升降悬挂胎架27下表面还安装有钢管22和定位钢筋26，定位钢筋26则穿在钢管22内部，其漏出钢管22的定位钢筋26伸入衬砌钢筋笼21中，通过定位钢筋26对衬砌钢筋笼21进行横向限位。

步骤六、明洞回填：待混凝土达到一定强度后进行明洞回填。

明洞回填后，在明洞衬砌4堆土并夯实形成人工夯实土层6，在人工夯实土层6的上表面布置粘土隔水层8。

回填明洞后修建仰坡护脚3，明洞衬砌4顶部还修建挡水体5。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。