[發(fā)明專利]山區(qū)公路隧道洞口臨界邊坡預(yù)平衡穩(wěn)定控制結(jié)構(gòu)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710427175.4
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN107339114B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱漢華;鄧之友;陳孟沖
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波市交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司
• 主分類號: E21D9/14
• 分類號: E21D9/14;E21D11/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 張法高;傅朝棟

本發(fā)明公開了一種山區(qū)公路隧道洞口臨界邊坡預(yù)平衡穩(wěn)定控制結(jié)構(gòu)及方法，屬于施工領(lǐng)域。本發(fā)明通過在隧道洞口坡腳進(jìn)行支擋反壓實(shí)現(xiàn)力學(xué)平衡，配合超前管棚+護(hù)拱支護(hù)零開挖進(jìn)洞的預(yù)平衡穩(wěn)定控制方案，兩者結(jié)合進(jìn)一步起到預(yù)先整體穩(wěn)定洞口高陡臨界邊坡作用，避免在隧道開挖支護(hù)過程中產(chǎn)生失穩(wěn)風(fēng)險。另外，采用短臺階預(yù)留核心土近似全斷面施工方法，使得隧道的分部開挖支護(hù)施工接近平面力學(xué)問題，與隧道設(shè)計(jì)保持一致，在近似全斷面的開挖方式下也能夠保證隧道的圍巖穩(wěn)定。該方法還避免了初期鋼支護(hù)中間節(jié)點(diǎn)薄弱環(huán)節(jié)的支護(hù)穩(wěn)定性問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于施工方法領(lǐng)域，具體涉及一種山區(qū)公路隧道洞口臨界邊坡預(yù)平衡穩(wěn)定控制結(jié)構(gòu)及方法。

背景技術(shù)

我國修建的部分山區(qū)公路隧道因規(guī)劃要求，需要穿越高陡的臨界邊坡，設(shè)計(jì)規(guī)范強(qiáng)調(diào)按新奧法設(shè)計(jì)施工，但新奧法隱含適用條件是山體整體穩(wěn)定，僅僅研究圍巖穩(wěn)定性問題。當(dāng)山區(qū)公路隧道因規(guī)劃要求，需要穿越洞口高陡臨界邊坡時，現(xiàn)有的設(shè)計(jì)施工往往忽視了洞口高陡邊坡穩(wěn)定性問題，有時造成洞口施工坍塌甚至傷亡事故。目前，有較多邊坡滑坍風(fēng)險的防治方法，如錨桿或錨索加固、抗滑樁支檔、挖除滑移塊卸載加固及延長明洞等。但這些方法都是在出現(xiàn)滑塌征兆或者事故之后才開始采取措施，此時修復(fù)不僅浪費(fèi)人力財(cái)力，還容易引發(fā)二次事故。因此，在隧道修建的同時預(yù)先對洞口進(jìn)行臨界邊坡預(yù)平衡穩(wěn)定控制具有更重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決隧道洞口臨界邊坡巖體較差時容易發(fā)生隧道施工坍塌的問題，并提供一種山區(qū)公路隧道洞口臨界邊坡預(yù)平衡穩(wěn)定控制方法，防止臨界邊坡設(shè)計(jì)與施工力學(xué)之間的穩(wěn)定平衡問題出現(xiàn)偏差。

本發(fā)明所采用的具體技術(shù)方案如下：

山區(qū)公路隧道洞口臨界邊坡預(yù)平衡穩(wěn)定控制結(jié)構(gòu)，在待開挖隧道進(jìn)出洞口的邊坡背離山體一側(cè)設(shè)置坡腳支護(hù)擋墻，在隧道洞頂?shù)钠旅嫔咸钔潦綄樱潦綄右粋?cè)搭接于坡腳支護(hù)擋墻上，由坡腳支擋結(jié)構(gòu)提供側(cè)向山體方向的支撐平衡力；所述的土石方層和/或坡腳支護(hù)擋墻底部通過錨桿錨固于山體中；待開挖隧道進(jìn)出洞口的圍巖中沿著隧道輪廓線外緣間隔打設(shè)有超前管棚，超前管棚中注滿水泥砂漿，在隧道護(hù)拱位置處開挖的槽形基礎(chǔ)上澆筑有鋼筋混凝土護(hù)拱，超前管棚與護(hù)拱結(jié)合成整體作為隧道超前預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)。

高陡的臨界邊坡在隧道開挖過程中，容易造成原有的邊坡力學(xué)平衡體系遭到破壞，而隧道開挖過程中，部分山體被挖除后會導(dǎo)致此處有足夠的力支撐剩余山體的外擴(kuò)，山體的作用力一方面會造成力學(xué)失穩(wěn)造成邊坡坍塌，另一方面會給長期后續(xù)建造的隧道施加側(cè)向外擴(kuò)力，久而久之導(dǎo)致隧道護(hù)拱等結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷甚至坍塌風(fēng)險。本發(fā)明中，在隧道開挖之前通過縱向和側(cè)向兩方面對高陡臨界邊坡進(jìn)行了預(yù)平衡穩(wěn)定控制：一方面在隧道進(jìn)出洞口處山體一側(cè)設(shè)置了坡腳支護(hù)擋墻，并以坡腳支護(hù)擋墻為支撐在洞口上方覆蓋土石方層，由此使土石方層在坡腳支擋結(jié)構(gòu)提供的側(cè)向山體方向的支撐平衡力的作用下，向新建隧道施加了阻止山體外擴(kuò)的反向支撐力，使隧道處的山體形成力學(xué)平衡體系，控制洞口邊坡滑坍風(fēng)險；另一方面超前管棚+護(hù)拱支護(hù)零開挖進(jìn)洞的預(yù)平衡穩(wěn)定控制方案，進(jìn)一步起到預(yù)先整體穩(wěn)定洞口高陡臨界邊坡作用。經(jīng)過上述預(yù)平衡穩(wěn)定控制，隧道在開挖過程中即使邊坡處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)，也能夠保持受力平衡體系，不會出現(xiàn)坍塌風(fēng)險。

作為優(yōu)選，隧道輪廓線內(nèi)的掌子面上開設(shè)有上下臺階，上臺階比下臺階超前，上下臺階均留有核心土；已開挖的隧道中設(shè)置有初期支護(hù)，用于承擔(dān)全部圍巖荷載。這種施工方法，使得隧道分部開挖支護(hù)施工接近設(shè)計(jì)要求的平面力學(xué)問題，減少對洞口高陡臨界邊坡的擾動作用，起到輔助穩(wěn)定洞口高陡臨界邊坡作用。

作為優(yōu)選，所述的坡腳支護(hù)擋墻采用抗滑擋墻或抗滑樁。

作為優(yōu)選，所述的超前管棚外緣以2～10°傾角設(shè)置，鋼管之間的間隔為?45～55cm。

作為優(yōu)選，所述的超前管棚直徑為φ108～120mm。