[發明專利]一種基于管棚預支護的大拱腳三臺階隧道快速施工方法及結構

在審

• 申請號: 201711054349.3
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN108278115A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 雷明鋒;陳家旺;施成華;林大涌;曹豪榮
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D11/00;E21D11/10
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 歐陽迪奇

本發明公開了一種基于管棚預支護的大拱腳三臺階隧道快速施工方法及結構，分別通過洞內無工作室管棚施工技術施作短管棚，以超前加固和支護掌子面前方圍巖；和在每一級臺階基底處設置大拱腳；在上述雙重控制措施下，隧道橫斷面分三臺階依次開挖，具體過程為：先沿隧道拱部一定范圍內施作短管棚超前支護；依次錯距開挖上、中、下臺階，每一臺階開挖完成后立即施作初期支護，初期支護基腳處設計為大拱腳型式；下臺階與前一循環二次襯砌距離1倍洞徑時，施作仰拱、邊墻、填充層以及二次襯砌。本發明不僅解決了淺埋軟弱圍巖條件下隧道變形控制難的問題，同時還克服了同等情況下傳統施工方法分部多、工序繁、施工慢、臨時支護多等缺點。

技術領域

本發明涉及隧道施工領域，特別涉及一種基于管棚預支護的大拱腳三臺階隧道快速施工方法及結構。

背景技術

近年來，隨著我國基礎設施建設的大力發展，出現了越來越多的隧道工程。在一些穿越軟弱圍巖的淺埋隧道中，初期支護變形開裂、侵限甚至塌方冒頂等大變形問題屢見不鮮，嚴重影響了隧道的施工安全與進度，從而增加了工程造價。

針對上述情況，為了防止大變形災害的發生以保證施工安全，目前國內外大多采用的是各種工序繁雜的分部開挖方法進行施工，其中以CRD法以及雙側壁導坑法最為常見。雖然此類施工方法對于控制地表沉降的效果較為明顯，但由于其施工工序繁、各部施工相互干擾較大、施工速度慢，導致整個開挖斷面的閉合時間過長，一定程度上不利于控制隧道變形，同時臨時支護用量大，增加了工程成本。

因此，如何有效地控制隧道變形，同時保證隧道的快速施工，是當前亟待解決的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是在于針對上述施工方法的不足，提供一種既能控制隧道變形，保證施工安全，又能加快施工進度降低施工成本的隧道施工方法及結構。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種基于管棚預支護的大拱腳三臺階隧道快速施工方法及結構，通過洞內無工作室管棚施工技術施作短管棚，以超前加固和支護掌子面前方圍巖，通過在每一級臺階基底處設置大拱腳，以增大基底承載面積，從而減少隧道結構與圍巖變形；在上述雙重控制措施下，隧道橫斷面分三臺階依次開挖。

為了實現上述技術目的，本發明的技術方案是，

一種基于管棚預支護的大拱腳三臺階隧道快速施工方法，包括以下步驟：

隧道橫斷面分三臺階依次錯距開挖，在隧道開挖前，首先沿隧道拱部施作短管棚超前支護；然后依次錯距開挖上、中、下臺階作為一個循環，并在一個循環中的每一臺階開挖完成后立即施作相應的初期支護，初期支護的基腳處設為大拱腳型；當次循環開挖的下臺階與前一循環的二次襯砌距離為1 倍洞徑時，施作仰拱、邊墻、填充層以及二次襯砌。

所述的一種基于管棚預支護的大拱腳三臺階隧道快速施工方法，所述的短管棚超前支護采用洞內無工作室管棚施工，所述的短管棚由多根直徑75mm、長6～8m的鋼管組成，鋼管在深入到圍巖中的部分設有用于在短管棚鋼管打設完畢后注漿的小孔，在隧道橫斷面上，鋼管以0.3～0.8m的間距均勻布置在隧道拱部120°～180°范圍內，在隧道縱斷面方向上，鋼管以6°～8°的斜插角向上插入掌子面前方圍巖，縱向搭接長度為1～2m。

所述的一種基于管棚預支護的大拱腳三臺階隧道快速施工方法，施工過程中，短管棚通過在前一循環的噴射混凝土中預先按6°～8°斜插角以及管棚設計間距埋入的1m長的導向管打入前方土體，以實現洞內無工作室管棚施工。

所述的一種基于管棚預支護的大拱腳三臺階隧道快速施工方法，所述的初期支護包括沿隧道徑向打入圍巖內的系統錨桿、掛設于隧道拱部的鋼筋網、沿隧道橫斷面架立的鋼拱架、打入至圍巖中并支撐在鋼拱架底部的鎖腳錨桿、設置在鋼拱架底部處的大拱腳和噴射于隧道拱部的噴射混凝土。