一种用于大断面隧道施工的支护结构的制作方法

1.本实用新型属于建筑技术领域，具体涉及一种用于大断面隧道施工的支护结构。


背景技术：

2.目前，城市地下空间的开发越来越多，且断面也越来越大，相关技术中的大断面隧道施工基本为分步开挖结合分步衬砌的施工方式，或为分步开挖结合整体衬砌的施工方式，将大断面隧道分成若干小断面的隧道分步进行开挖，工艺虽然较为成熟，但其缺点十分明显。该种施工方式需要设置较多的临时支护，临时支护只起到临时稳定作用，后期需要拆除，造成巨大浪费，影响了现场施工作业的效率，也延长了施工周期。
3.因此，现有用于大断面隧道施工的支护结构存在施工效率低，施工周期长的问题。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术中的问题，本技术提出了一种用于大断面隧道施工的支护结构，解决了现有隧道施工中采用的支护结构存在的现场施工效率低的问题。
5.本实用新型的用于大断面隧道施工的支护结构，包括：
6.多个先行隧道，沿拟施工大断面隧道的周向间隔设置；
7.多个后行隧道，设置在所述多个先行隧道之间，且与所述多个先行隧道连通；
8.先行支护钢筋，设置在所述先行隧道内；
9.后行支护钢筋，设置在所述后行隧道内，且与所述先行支护钢筋连接；以及
10.初期支护混凝土，包括浇注在所述先行隧道和所述后行隧道内的混凝土。
11.进一步，所述先行隧道的洞壁上还设置有定位筋，所述定位筋的一端与所述先行支护钢筋连接，定位筋的另一端与所述后行支护钢筋连接。
12.通过定位筋的作用，不仅便于先行支护钢筋与后行支护钢筋的连接，也便于为后行隧道的开挖提供参照，保证后行隧道开挖精度。
13.进一步，所述后行隧道包括多个贯通隧道；所述贯通隧道设置在所述多个先行隧道之间；周向上相邻的两个先行隧道之间的贯通隧道包括沿其长度方向排列的多个贯通单元，每个所述贯通隧道的相邻两个贯通单元保持间距或相连通，所述贯通单元内设置有贯通支护钢筋，所述贯通支护钢筋与所述先行支护钢筋连接，所述初期支护混凝土包括浇注在所述贯通隧道内的混凝土。
14.进一步，所述支护结构还包括垫板；所述垫板铺设在所述先行隧道内，且与所述后行隧道交接处，所述定位筋插设固定在所述垫板上。
15.通过在先行隧道与后行隧道交接处设置垫板，使先行隧道内混凝土凝固后，浇注后行隧道前拆除垫板，省去了对先行隧道的凿除工作，扩大了先行隧道与后行隧道交接处面积，提高了支护结构的整体结构强度。
16.进一步，所述垫板为泡沫板。
17.泡沫板不仅便于安插定位筋，也便于凿除，提高施工效率。
18.进一步，所述支护结构还包括多个钢箱，多个钢箱沿所述先行隧道的长度方向间距设置在所述垫板上，所述定位筋与所述钢箱连接。
19.进一步，所述钢箱上设置有开口。
20.通过在钢箱上设置开口，便于浇注混凝土时，混凝土可进入钢箱内，使钢箱与初期支护混凝土很好的连接为整体结构。
21.进一步，所述垫板的板面上设置有压花纹路。
22.通过在垫板上设置压花纹路，使与垫板接触的初期支护混凝土面为毛面，省去了凿毛施工作业步骤，提高了施工效率。
23.进一步，所述支护结构还包括二次衬砌结构，其设置在所述大断面隧道开挖后的洞壁内侧。
24.进一步，所述支护结构还包括防水隔离层，设置在所述初期支护混凝土与所述二次衬砌结构之间。
25.上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本实用新型的目的。
26.本实用新型提供的一种用于大断面隧道施工的支护结构，与现有技术相比，至少具备有以下有益效果：通过沿拟施工的大断面隧道的周向交替施工先行隧道和后行隧道，并向其内设置钢筋后浇注混凝土形成内置有钢筋的初期支护混凝土，以作为大断面隧道施工的支护结构。无需额外在大断面隧道内搭设和拆除临时支护，提高了施工效率，缩短了施工工期，降低了现场工作人员的工作量、现场施工作业的风险以及施工成本。另外，相比于现有的大断面隧道的先开挖后支护的方式而言，本技术采用先支护后开挖的方式，施工更安全。
附图说明
27.在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：
28.图1显示了本实用新型用于大断面隧道施工的支护结构未浇注出初期支护混凝土的断面结构示意图；
29.图2显示了图1中的节点a的大样图；
30.图3显示了图1中的先行隧道的先行支护钢筋及定位筋的结构示意图；
31.图4显示了图3中的先行隧道内浇注混凝土后的效果示意图；
32.图5显示了图2中的先行支护钢筋与后行支护钢筋连接且先行隧道内浇注混凝土后的结构示意图；
33.图6显示了图5中的先行隧道凿除其与后行隧道交接处的混凝土并且后行隧道内浇注混凝土后的结构示意图；
34.图7显示了图1中本实用新型的大断面隧道的初期支护混凝土完成浇注后的断面结构示意图；
35.图8显示了本实用新型的支护结构的二次衬砌结构施工完成后的断面示意图；
36.图9显示了图5中先行隧道与后行隧道交接处还设置有垫板和钢箱的结构示意图；
37.图10显示了图9中垫板拆除并施工有后行支护钢筋的结构示意图；
38.图11显示了图10中后行隧道内浇注有混凝土后的结构示意图；
39.图12为图9中垫板及垫板上的钢箱的立体结构示意图；
40.图13为图12中一个钢箱上设置多个定位筋的立体放大结构示意图；
41.图14显示了本实用新型用于大断面隧道施工的支护结构的另一种实施方式的局部立体结构示意图；
42.图15为图14中的贯通隧道和先行隧道内支设有钢筋的结构示意图；
43.图16为图15中一段贯通隧道和先行隧道浇注有混凝土后的结构示意图。
44.在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
45.附图标记：
46.10-先行隧道；20-后行隧道；30-初期支护钢筋；31-先行支护钢筋；32-后行支护钢筋；33-贯通支护钢筋；40-定位筋；50-混凝土凿除区；60-垫板；70-钢箱；71-开口；80-贯通隧道；81-贯通单元；90-二次衬砌结构。
具体实施方式
47.下面将结合附图1至附图16对本实用新型作进一步说明。
48.实施例一
49.如图1至图8所示，一种大断面隧道施工的支护结构，包括：
50.多个先行隧道10，沿拟施工大断面隧道的周向间隔设置；
51.多个后行隧道20，设置在多个先行隧道10之间，且与多个先行隧道10连通；
52.先行支护钢筋31，设置在先行隧道10内；
53.后行支护钢筋32，设置在后行隧道20内，且与先行支护钢筋31连接；以及
54.初期支护混凝土，包括浇注在先行隧道10和后行隧道20内的混凝土。
55.先行隧道10的洞壁上还设置有定位筋40，定位筋40的一端与先行支护钢筋31连接，定位筋40的另一端与后行支护钢筋32连接。
56.支护结构还包括二次衬砌结构90，其设置在大断面隧道开挖后的洞壁内侧。
57.支护结构还包括防水隔离层，设置在初期支护混凝土与所述二次衬砌结构90之间。
58.本实施例的大断面隧道施工的支护结构的施工方法包括以下步骤：
59.步骤s01，对拟施工的大断面隧道的洞口及边坡进行处理。
60.步骤s02，搭设作业台架。
61.步骤s1，沿拟施工大断面隧道的周向间隔开挖多个径向断面为圆形的先行隧道10。
62.步骤s2，对先行隧道进行加固。具体的：根据拟施工大断面隧道的支护结构的钢筋位置，在先行隧道10的洞壁设置放样定位点，并在放样定位点设置定位筋40，使定位筋40插设在先行隧道10的洞壁上。在先行隧道10内设置先行支护钢筋31，并使先行支护钢筋31与定位筋40绑扎连接或焊接固定。先行支护钢筋31的设置位置或方向根据拟施工的大断面隧道的初期支护钢筋30的设置位置或方向进行设计。
63.先行支护钢筋31与定位筋40连接后，向先行隧道10内由里向外逐步浇注混凝土。具体的，以10-20米为一个施工段，每个施工段的末端设置封堵板，由里向外逐段浇注混凝土。
64.需要说明的是，在大断面隧道施工前，已经完成了其开挖尺寸以及其支护结构的设计，即在大断面隧道施工前，先行隧道10的开挖位置、开挖洞径、开挖间隔、先行支护钢筋31的位置和方向、定位筋40的位置和数量均已经完成设计。
65.步骤s3，当先行隧道的混凝土凝固达到设计要求后，开挖多个先行隧道之间的后行隧道。每两个先行隧道10之间设置一个后行隧道20。后行隧道20开挖过程中，定位筋40还可起到定位引导后行隧道20开挖的作用。由于多个定位筋40是沿先行隧道10的长度方向分布，且沿先行隧道10长度方向的相邻定位筋40的间距可能是一定的，因此开挖后行隧道20时，定位筋40可作为参照物，避免后行隧道20开挖方向偏移，定位筋40的长度也可作为后行隧道20开挖洞径的参照物，避免后行隧道20开挖洞径过大或过小，以及保证先行隧道10内先行支护钢筋31和后行隧道20内后行支护钢筋32的连接。
66.步骤s4，对后行隧道进行加固，并且使后行隧道内浇注的混凝土与先行隧道内浇注的混凝土连接以构成初期支护混凝土。
67.具体的：如图5、图6所示，先凿除先行隧道10与后行隧道20的交接处的混凝土，以形成混凝土凿除区50。再对混凝土凿除区50的混凝土进行凿毛处理，并且使定位筋40局部位于已开挖未浇注的后行隧道20内
68.在后行隧道20内设置后行支护钢筋32，并且使后行支护钢筋32与定位筋40连接。后行支护钢筋32、定位筋40及先行支护钢筋31共同构成支护结构的初期支护钢筋30。后行支护钢筋32与先行支护钢筋31施工方式一样，可在隧道外提前施工完成，也可在隧道内现场绑扎施工。实际上，本实施例的先行支护钢筋31和后行支护钢筋32均可理解为沿隧道长度方向设置的支护钢筋笼。
69.后行支护钢筋32施工完成后，向后行隧道20内浇注混凝土。后行隧道20内浇注混凝土的施工方式与先行隧道10内混凝土浇注方式相同，可均采用分段浇注施工。
70.步骤s5，对支护结构的支护范围内的岩体进行开挖以施工出大断面隧道。
71.大断面隧道成型后，判断其步距是否满足作业空间的要求。
72.若是，则进行防水施工，即施工防水隔离层。然后再进行二次衬砌结构的施工作业。最后进行装饰装修作业。
73.当然，二次衬砌结构的施工是非必须的，若支护结构在施工二次衬砌结构前，其强度已经可以满足受力要求，则可不进行二次衬砌结构的施工，反之，若支护结构不满足受力要求，则进行二次衬砌作业。
74.实施例二
75.如图9至图13所示的一种大断面隧道施工的支护结构，本实施例的支护结构与实施例一大致相同，区别在于：
76.支护结构还包括垫板60；垫板60铺设在先行隧道10内，且与后行隧道20的交接处，定位筋40插设固定在垫板60上。在一个实施方式中，垫板60优选为泡沫板。支护结构还包括多个钢箱70，多个钢箱70沿先行隧道10的长度方向间距设置在垫板60上，定位筋40与钢箱70连接。钢箱70上设置有开口71。垫板60的板面上设置有压花纹路。
77.本实施例的支护结构的施工方法与实施例1的施工方法大致相同，区别在于：在先行隧道10的洞壁上施工定位筋40前，先在先行隧道10拟与所述后行隧道20交接处铺设垫板60。再将定位筋40穿过垫板60。作为本实施例的优选方案，垫板60优选为泡沫板，垫板60沿
先行隧道10的长度方向铺设，沿垫板60的长度方向间隔设置有多个钢板或由钢板焊接而成的钢箱70。钢箱70的底端钢板上焊接有多个定位筋40，多个定位筋40保持间距，钢箱70的顶端钢板上设置有开口71，钢箱70的两个侧端贯通。
78.本实施例的定位筋40的安装方式之一是：先穿过垫板60在先行隧道10的洞壁上钻孔，钻孔的孔深和相邻钻孔间距根据定位筋40的长度和相邻定位筋40的间距而设计。将定位筋40穿过垫板60后插入先行隧道10的洞壁的钻孔内，优选的使钢箱70的底端钢板抵接在垫板60上。
79.本实施例的定位筋40的安装方式之二是：无需在先行隧道10的洞壁上钻孔，将定位筋40插在垫板60上即可，钢箱70的底端钢板可抵接在垫板60上，也可与垫板60保持一定的间距。
80.先行隧道10浇注混凝土时，混凝土包裹钢箱70，钢箱70的贯通的侧端或其顶端钢板的开口71便于浇注混凝土进入钢箱70内，使钢箱70牢固的预埋在先行隧道10的浇注混凝土内。垫板60还可作为模板使用，在垫板60与先行隧道10浇注混凝土接触面设置压花纹路并涂刷脱模剂。
81.相应的，在开挖后行隧道20的过程中，垫板60可作为后行隧道20开挖的参照物，以保证后行隧道20的开挖方向和洞径。当后行隧道20开挖完成后，垫板60背对先行隧道10的端面完全暴露在后行隧道20内。
82.若垫板60为泡沫板，可快速轻松的凿除泡沫板，以露出定位筋40和先行隧道10的混凝土面，并对该混凝土面进行凿毛处理。当然，若垫板60与先行隧道10的混凝土接触面设置有压花纹路，可省去凿毛处理工艺。
83.若垫板60为模板，可直接拆除模板，由于涂刷有脱模剂，垫板60拆除较方便，拆除后的垫板60可周转后再次使用，降低施工成本。
84.垫板60凿除或拆除后，施工后行隧道20内的后行支护钢筋32，使后行支护钢筋32与定位钢筋绑扎或焊接固定，当然，后行支护钢筋32也可直接与钢箱70焊接固定。
85.后行支护钢筋32施工完成后，向后行隧道20内浇注混凝土，混凝土填满后行隧道20且包裹后行支护钢筋32、定位筋40和钢箱70的局部。
86.待后行隧道20内浇注混凝土达到设计要求后，支护结构施工完成，可对该支护结构的支护范围内的岩体进行一次性开挖，完成大断面隧道的施工。
87.实施例三
88.如图14至图16所示的大断面隧道支护结构，本实施例的支护结构与实施例一大致相同，区别在于：
89.后行隧道20包括多个贯通隧道80；贯通隧道80设置在多个先行隧道10之间；周向上相邻的两个先行隧道10之间的贯通隧道80包括沿其长度方向排列的多个贯通单元81，每个贯通隧道80的相邻两个贯通单元81保持间距或相连通，贯通单元81内设置有贯通支护钢筋33，贯通支护钢筋33与先行支护钢筋31连接，初期支护混凝土包括浇注在先行隧道10、后行隧道20及贯通隧道80内的混凝土。
90.如图14所示，相邻两个先行隧道10之间的拟施工的贯通隧道80被分为多个沿其长度方向排列的贯通单元81。其中，图14所示为该贯通隧道80的第一个贯通单元81被开挖成型并与相邻的先行隧道10连通后的示意图。
91.图15所示为该第一个贯通单元81内支设有贯通支护钢筋33，并且与其相邻的先行隧道10内也支设有相应长度的先行支护钢筋31，为了便于后续贯通单元81的开挖，每次支设的先行支护钢筋31不易过长，优选为长度等于该第一个贯通单元81内支设的贯通支护钢筋33的长度。先行支护钢筋31与贯通支护钢筋33绑扎或焊接固定。
92.图16所示为第一个贯通单元81及与该第一个贯通单元81相邻的先行隧道10内浇注有混凝土后的结构示意图。待该第一个贯通单元81浇注的混凝土达到设计强度后，可进行下一个贯通单元81的开挖。需要说明的是，下一个贯通单元81可以是与该第一个贯通单元81相连接，也可以是与该第一个贯通单元81保持间距。
93.本实施例的支护结构的施工方法，与实施例一大致相同，区别在于：
94.沿拟施工大断面隧道的周向间隔开挖多个先行隧道10。
95.沿拟施工大断面隧道的周向间隔开挖贯通隧道80，每个贯通隧道80连通该周向上的相邻的两个先行隧道10。其中，每个贯通隧道80分段开挖，比如，每个贯通隧道80的长度为100米，将其由内向外分为10个贯通单元81，每个贯通单元81的长度为10米，当然，也可以是其他长度。由内向外逐段开挖贯通隧道80，每个贯通隧道80每次开挖一个贯通单元81。
96.根据每个贯通单元81的长度，在先行隧道10内施工先行支护钢筋31。
97.每个贯通单元81开挖完成后，在该贯通单元81内支设贯通支护钢筋33，并将贯通支护钢筋33与相邻的先行隧道10内的先行支护钢筋31绑扎或焊接固定。待所有贯通隧道80的第一个贯通单元81内的贯通支护钢筋33施工完成后，向先行隧道10内浇注混凝土，浇注长度为第一个贯通单元81的长度，需要说明的是，这种分段浇注施工时需要在相应的位置设置浇筑挡板。待混凝土达到凝固设计要求后，进行第二个贯通单元81的开挖以及相应的第二个贯通单元81内的贯通支护钢筋33的施工，依次由内向外逐段施工，直至所有的贯通单元81施工完成。
98.需要说明的是，本实施例中的大支护结构包括初期支护钢筋砼结构，具体包括初期支护钢筋30和初期支护混凝土，其中，初期支护钢筋30包括先行支护钢筋31以及贯通支护钢筋33。初期支护混凝土包括浇注在先行隧道10、后行隧道20及贯通隧道80内的混凝土。
99.可以理解的是，本实施例的支护结构包括沿大断面隧道的长度方向排列的多个支护单元，每个支护单元为环形支护结构，每个支护单元包括沿其周向交替分布的钢筋砼结构的贯通单元81和先行隧道10。
100.相比于实施例一而言，本实施例的支护结构不仅可以进一步提高施工效率，而且可以提高支护结构的强度，尤其是有效提升初期支护钢筋30的绑扎质量。
101.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。
102.虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本实用新型，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本实用新型的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特
征可以使用在其他所述实施例中。