[發(fā)明專利]一種大斷面隧道復(fù)合式襯砌及其施工方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910786603.1
• 申請(qǐng)日: 2019-08-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110410110A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖明清;鄧朝輝;王均勇;蔣超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): E21D11/10
• 分類號(hào): E21D11/10;E21D11/15
• 代理公司: 北京匯澤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11228
• 代理人: 吳靜

本發(fā)明屬于隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大斷面隧道復(fù)合式襯砌，包括預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)以及多榀鋼架，每榀鋼架均沿隧道輪廓線彎折形成環(huán)形；預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)包括沿隧道輪廓線間隔設(shè)置的多個(gè)鋼管；多個(gè)鋼管通過(guò)多榀鋼架固定于隧道凈空輪廓的外側(cè)；鋼架之間、鋼架內(nèi)以及鋼管內(nèi)均填充有混凝土；其施工方法：在隧道開(kāi)挖前，施工沿隧道輪廓線間隔布置多個(gè)鋼管；進(jìn)行隧道開(kāi)挖，每一循環(huán)開(kāi)挖完成后，架設(shè)一榀鋼架，并將鋼管靠近隧道的一側(cè)與鋼架固定；采用混凝土將鋼架之間、鋼架內(nèi)以及鋼管內(nèi)的空隙填充密實(shí)，形成復(fù)合式襯砌。本發(fā)明提將超前預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)承載能力轉(zhuǎn)化為永久承載結(jié)構(gòu)，減少了隧道襯砌的臨時(shí)支護(hù)和永久結(jié)構(gòu)工程量，顯著提高結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大斷面隧道復(fù)合式襯砌及其施工方法。

背景技術(shù)

大斷面隧道由于其開(kāi)挖跨度大，結(jié)構(gòu)內(nèi)力大，開(kāi)挖分步多從而導(dǎo)致施工時(shí)風(fēng)險(xiǎn)大，工序多，工期長(zhǎng)，成為隧道工程中的控制性節(jié)點(diǎn)。目前，針對(duì)大斷面隧道，主要是通過(guò)采用多種預(yù)加固措施，通過(guò)將開(kāi)挖面分割成多塊減小每次開(kāi)挖跨度，多工序協(xié)調(diào)有序分工提高施工安全性和施工進(jìn)度。以圖1所示的一種大斷面隧道施工方法為例，施工時(shí)需要先在開(kāi)挖范圍上部打設(shè)管棚100，而后對(duì)兩側(cè)的導(dǎo)坑先進(jìn)行開(kāi)挖，待開(kāi)挖完成后迅速設(shè)置位于隧道輪廓上的初期支護(hù)和位于隧道內(nèi)側(cè)的臨時(shí)支護(hù)，然后分步開(kāi)挖中間的部分，每完成一步開(kāi)挖需馬上施作鋼架體200和臨時(shí)支護(hù)300。待全斷面開(kāi)挖完成后再拆去位于隧道內(nèi)的臨時(shí)支護(hù)，并澆筑二次襯砌400，完成一個(gè)開(kāi)挖循環(huán)。現(xiàn)有的其他施工方法與此類似，僅僅是在開(kāi)挖面分割方式和超前加固措施上有所差異。

上述方法雖然可以解決大斷面隧道的開(kāi)挖安全問(wèn)題，但是存在以下問(wèn)題：1）預(yù)支護(hù)施工工序時(shí)間較長(zhǎng)，且費(fèi)用較高，而在結(jié)構(gòu)施工完成后不能為結(jié)構(gòu)提供承載力；2）分步開(kāi)挖工序之間相互干擾，且操作空間狹小，工序耗時(shí)較一般開(kāi)挖方法多，施工進(jìn)度較慢；3）初期支護(hù)架設(shè)成環(huán)較晚，不利于控制結(jié)構(gòu)變形，特別是在軟弱地層中，局部變形難以有效控制，最后導(dǎo)致隧道凈空侵限；4）由于初期支護(hù)剛度較低，最終形成的襯砌以二次襯砌受力為主，導(dǎo)致襯砌厚度較大，開(kāi)挖輪廓增加，結(jié)構(gòu)不經(jīng)濟(jì)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種大斷面隧道復(fù)合式襯砌及其施工方法，將超前預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)承載能力轉(zhuǎn)化為永久承載結(jié)構(gòu)，減少了隧道襯砌的臨時(shí)支護(hù)和永久結(jié)構(gòu)工程量，降低成本，加快施工進(jìn)度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種大斷面隧道復(fù)合式襯砌，包括預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)以及沿隧道長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置的多榀鋼架，每榀所述鋼架均沿隧道輪廓線彎折形成環(huán)形；所述預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)包括沿隧道輪廓線間隔設(shè)置的多個(gè)鋼管；多個(gè)鋼管通過(guò)多榀鋼架固定于隧道凈空輪廓的外側(cè)；所述鋼架之間、所述鋼架內(nèi)以及所述鋼管內(nèi)均填充有混凝土

進(jìn)一步地，各所述鋼管靠近隧道的一側(cè)均設(shè)有U型槽鋼，所述U型槽鋼的槽口朝向所述鋼管，所述U型槽鋼的內(nèi)槽底和兩個(gè)槽壁均與所述鋼管連接，所述U型槽鋼的外槽底與所述鋼架連接。

進(jìn)一步地，所述鋼架的隧道側(cè)設(shè)有二次襯砌。

進(jìn)一步地，所述鋼管的直徑為1～2m。

進(jìn)一步地，相鄰兩個(gè)鋼管之間的距離為0.3～0.5m。

進(jìn)一步地，相鄰兩榀鋼架之間的距離為0.3～0.5m。

本發(fā)明還提供一種大斷面隧道復(fù)合式襯砌的施工方法，包括如下步驟：

1）在隧道開(kāi)挖前，施工沿隧道長(zhǎng)度方向布置的鋼管，且多個(gè)鋼管沿隧道輪廓線間隔布置；

2）進(jìn)行隧道開(kāi)挖，每一循環(huán)開(kāi)挖完成后，架設(shè)一榀鋼架，并將鋼管靠近隧道的一側(cè)與鋼架固定；

3）采用混凝土將鋼架之間、鋼架內(nèi)以及鋼管內(nèi)的空隙填充密實(shí)，形成復(fù)合式襯砌。