[發明專利]一種基于隧道擴大拱腳結構的施工方法

在審

• 申請號: 202310828239.7
• 申請日: 2023-07-07
• 公開（公告）號: CN116658210A
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 羅勝利;丁文云;伍容兵;李貴民;郭永發;鄒毅;陳光;李永貴;吳國斌;殷洪波;禹凌坤;楊昌宇;張可軍;袁云洪;楊進京;鄭剛強;羅竹;姚彪;賈聶宇馳
• 申請（專利權）人: 中鐵二院昆明勘察設計研究院有限責任公司
• 主分類號: E21D11/18
• 分類號: E21D11/18;E21D11/14;E21D11/08;E21D9/00;E21D11/40;E21D20/00;E21D11/10;E21D11/20;E21D21/00
• 代理公司: 昆明正原專利商標代理有限公司 53100
• 代理人: 陳左

本發明涉及隧道及地下工程施工技術領域，公開一種基于隧道擴大拱腳結構的施工方法，適用于軟弱圍巖隧道擴大拱腳結構，拱腳加強預制混凝土塊螺栓孔便于鋼拱架與鋼支撐的連接，預制混凝土塊與噴射混凝土組成連續梁結構，可實現擴大隧道拱腳處支護結構的支撐受力面積、提升拱腳圍巖承載力和提高拱腳處支護結構的強度和穩定性，有效防止拱腳下沉和抑制圍巖松弛，從而提高掌子面的穩定性。

技術領域

本發明涉及隧道及地下工程施工技術領域，具體來說是一種基于隧道擴大拱腳結構的施工方法。

背景技術

我國西部山區興建了一大批交通隧道，不良地質條件下隧道開挖時，控制隧道拱腳下沉已成為施工中不可忽視的問題。一般說，在不良圍巖中，初期支護的拱腳，因圍巖的承載力和剛性不足，支護的腳部會出現下沉現象。拱腳下沉的同時，松弛區域也會隨之擴大，也會引起拱頂附近的作用荷載的增加以及周邊圍巖出現大變形，而使圍巖穩定性顯著降低，導致隧道初期支護侵入隧道設計限界，導致隧道凈空無法滿足要求。對此，以穩定初期支護腳部周邊圍巖為目的對策——腳部補強技術，近年來獲得了很大的發展。

本發明公開涉及一種基于隧道擴大拱腳結構的施工方法，主要應用于穿越軟弱圍巖的隧道工程施工，用于控制隧道拱腳下沉和隧道變形。通過設置拱腳加強預制混凝土塊擴大了上臺階鋼拱架與圍巖的接觸面積，減小了應力集中現象，提升了拱腳圍巖的承載力；拱腳加強混凝土塊通過預制加工，其強度顯著優于現澆制作；同時在拱腳處采用鋼支撐對鋼拱架進行加強，使隧道拱腳處形成局部三角形結構，增大了支護結構的強度和穩定性，從而提高了圍巖的穩定性；預制混凝土塊間采用鋼筋連接與噴射混凝土組成縱向連續梁，協同控制拱腳下沉與收斂。本發明預制混凝土塊與鋼拱架及鋼支撐采用螺栓孔連接，具有方便，經濟，可操作性強的優點，結構形成三角形穩定結構，具有安全性能高，支護效果好的優點，適用于軟弱圍巖隧道控制拱腳下沉與抑制圍巖松弛。

發明內容

為解決上述現有技術中的不足，本發明提供一種基于隧道擴大拱腳結構的施工方法，尤其適用于軟弱圍巖隧道拱腳下沉和初支大變形情況。

為實現上述技術目的，本發明采用的技術方案是：

一種基于隧道擴大拱腳結構的施工方法，包括如下步驟：

S1、施工準備

在工廠完成鋼拱架節段、鋼支撐和拱腳加強預制混凝土塊的加工和制作，制作完成后運往施工現場；

S2：隧道上臺階開挖

采用臺階開挖法，按設計輪廓線進行開挖，上臺階開挖時，對拱腳進行局部開挖處理，在保證圍巖穩定的前提下，為擴大拱腳結構施作預留足夠的操作空間；

S3：拱腳加強預制混凝土塊定位安裝

通過全站儀進行放樣定位，準確定位隧道兩側拱腳加強預制混凝土塊的安裝位置并進行安裝，要求安裝位置平整、混凝土塊底部不存在空洞，確?；炷翂K受力均勻；

S4：鋼拱架及擴大拱腳結構施作

通過全站儀確定鋼拱架節段的位置，首先將鋼拱架節段與預制混凝土塊通過M25螺栓快速連接，其次將鋼支撐與預制混凝土塊通過螺栓快速連接，再將鋼支撐上端與鋼拱架節段進行焊接，在隧道兩側擴大拱腳結構連接完成后，完成上臺階其余鋼拱架節段的安設；

S5：施作鎖腳錨桿及連接預制混凝土塊鋼筋

鋼拱架及擴大拱腳結構施作完畢后，首先，及時施作鎖腳錨桿，通過鎖腳錨桿將擴大拱腳結構與深部圍巖錨固，以抑制支護結構的收斂變形，其次，將拱腳加強預制混凝土塊伸出的鋼筋與上一開挖循環中預制混凝土塊的鋼筋，采用焊接方式連接起兩混凝土塊，若鋼筋長度不足以直接連接，采用同等型號的鋼筋進行焊接連接；

S6：初期支護噴射混凝土施工

前述步驟完成后，進行初期支護噴射混凝土施工，按照設計厚度進行噴射混凝土施工；

S7：下一開挖循環

按照“開挖一段，支護一段”為原則，進行下一開挖循環，重復步驟2~步驟6，不斷進行隧道開挖及擴大拱腳結構施作，直至開挖結束。