专利名称：前置式洞口工法的制作方法
技术领域：
本发明涉及公路遂道洞口施工方法，尤其是一种前置式洞口工法。二、 背景技术传统洞口施工方法是在洞口大挖大刷，先开挖出施工所需要的工作场 地，然后进行暗洞施工。该方法的主要施工步序为 第一步修筑截水沟、洞口边仰坡开挖。 第二步洞口边仰坡防护。 第三步暗洞施工。 第四步明洞衬砌施作。 第五步明洞防排水系统施作。 第六步洞顶反压回填。 第七步洞顶绿化。由此可见，洞口开挖至洞顶反压回填所需的时间较长，边仰坡的稳定要 求较高，因此边坡的坡率一般较缓，支护参数较强。另外，隧道进洞时，为 了保证仰坡的稳定，洞口顶部覆土要求越高越好，因此仰坡高度一般不会低 于3m，由此造成仰坡大面积开挖，增加了开挖和支护工作量，并且破坏了 大面积的自然植被；另外，由于仰坡大范围的切坡，破坏了山体的自然稳定 状态，施工不慎容易产生洞口失稳，诱发山体滑坡，造成大量不必要的人力、 物力损失，延误工期。三、 发明内容本发明的目的是为了实现"自然生态系统良性循环，维护国家生态环境 安全，确保国民经济和社会的可持续发展"的战略目标，不仅要求公路能够 方便、迅达、安全、舒适、清洁，更注重公路的美观、公路与周围生态环境 的和谐，以及公路建设引起的生态可持续性发展。本发明采用自然进洞的方法进行隧道洞口施工，在洞外不开挖山脚土体的情况下，通过开槽施工的方法先修建临时明洞，然后反压回填，稳定边仰 坡，再在临时明洞内开挖施工，采用冲击破碎等机械开挖法进洞，达到保护 山坡的目的。这样既可保全洞口山坡及原生植被免遭破坏，减小洞口仰坡防 护工程，也是保证仰坡稳定较为理想的方法。这种隧道洞口施工方法称为"前 置式洞口工法"，其真正地实现"早进晚出"的设计施工理念。前置式洞口工 法的应用可使洞口施工更加规范化、标准化，能较好地解决长期以来传统洞 口施工方法造成的各种边仰坡病害。本发明所采用技术方案，其施工步序为第一步修筑截水沟、清表、修整仰坡浮土，该处仰坡厚度高度控制在0~5m，因开挖工作量较小，采用人工开挖即可；第二步前置式洞口段临时衬砌及管棚套拱两侧施工槽开挖； 第三步前置式洞口段临时衬砌及管棚套拱两侧施工槽边仰坡防护； 第四步按设计施工管棚套拱，钢拱架架立就位后，浇注套拱；若无超前大管棚，直接进行下一步；第五步超前大管棚或超前小导管预支护施工，若无超前预支护，直接进行下一步；第六步前置式洞口临时衬砌基础施工，在型钢拱脚部先浇注基础混凝 土稳定拱架基脚，浇筑高度控制在5m以内；第七步前置式洞口临时衬砌施工，首先架立型钢拱架，并采用连接钢 筋焊接牢靠；第八步洞顶回填反压，以保证临时衬砌和边仰坡的稳定，临时衬砌最 大回填高度控制在3m内；第九步前置式洞口段临时衬砌内部洞口明洞段岩土体上台阶暗挖； 第十步前置式洞口段临时衬砌内部洞口明洞段岩土体下台阶暗挖； 第十一步前置式洞口段仰拱、仰拱回填以及矮边墙施工； 第十二步前置式洞口明洞段防水层及排水管施工； 第十三步明洞衬砌施工； 第十四步洞顶绿化恢复。本发明的特点主要有(1)施工中尽量不切坡进洞，有效的保护隧道洞 口自然生态环境；(2)利用洞外临时衬砌和边、仰坡临时防护及临时衬砌外 回填反压，保证隧道洞口边、仰坡的稳定；(3)保留了左右洞间的原生岩土体，保证仰坡的稳定和保护该部原生植被。 四具体实施方式
下面结合一个实施例子进一步说明本发明。第一步修筑截水沟、清表、修整仰坡浮土。采用人工开挖，将仰坡高度60cm范围内的浮土清除；第二步前置式洞口段临时衬砌及管棚套拱两侧施工槽开挖。槽口底端 开挖宽度为1.0m，边坡开挖坡率为l: 0.2，仰坡开挖坡率为l: 0.5;第三步前置式洞口段临时衬砌及管棚套拱两侧施工槽边仰坡防护。边 仰坡防护采用喷、锚、网联合支护手段，仰坡喷射混凝土采用15cmC20混 凝土，内设巾6钢筋网，网格间距25X25cm，锚杆采用20MnSiO25砂浆锚 杆，长度为3.0m，按1.5mX1.5m梅花形布设；边坡土层喷射混凝土釆用 15cmC20混凝土，内设小6钢筋网，网格间距25X25cm，锚杆采用20MnSi 025砂浆锚杆，长度为4.0m，按1.5mX1.5m梅花形布设；边坡强风化灰岩 层喷射混凝土采用10cmC20混凝土，内设4)6钢筋网，网格间距25X25cm， 锚杆采用20MnSi①25砂浆锚杆，长度为3.0m，按1.5mX 1.5m梅花形布设； 边坡弱风化灰岩层喷射混凝土采用5cmC20混凝土；第四步施工管棚套拱，钢拱架架立就位后，浇注套拱。套拱采用 80cmC25型钢混凝土结构；第五步超前大管棚施工。管棚采用25m4)108大管棚；第六步前置式洞口临时衬砌基础施工，在型钢拱脚部先浇注C15基础 混凝土稳定拱架基脚，浇筑高度为281.4cm;第七步前置式洞口临时衬砌施工，首先架立型钢拱架，并采用连接钢筋焊接牢靠。临时明洞厚度为30cm厚C25型钢混凝土结构，型钢采用22b 工字钢，间距为50cm，钢支撑在隧道纵向以4)22钢筋联接，联接钢筋沿隧 道环向间踞取1.0米，钢支撑与钢筋间采用焊接联接，钢支撑与联接钢板、架立钢板也采用焊接联接，联接钢板间采用螺栓联接；第八步洞顶回填反压，以保证临时衬砌和边仰坡的稳定。拱顶最大回 填高度为1.5m，采用砂袋回码；第九步前置式洞口段临时衬砌内部洞口明洞段岩土体上台阶暗挖。开 挖高度6m左右；第十步前置式洞口段临时衬砌内部洞口明洞段岩土体下台阶暗挖。开 挖高度4m左右，直至隧道仰拱底部；第十一步前置式洞口段仰拱、仰拱回填以及矮边墙施工； 第十二步前置式洞口明洞段防水层及排水管施工； 第十三步明洞衬砌施工； 第十四步洞顶绿化恢复。通过对"前置式洞口工法"的施工过程二维、三维数值模拟分析，表明 高速公路隧道洞口采用前置式洞口工法时，使隧道洞口边仰坡在隧道洞口施 工中的安全性得到了提高，有效地避免了洞口滑坡、崩塌等病害。虽然在洞 口施工中局部存在拉应力区，但总体应力较小，洞口段施工对隧道洞口浅埋 段影响较微弱。同时，洞口浅埋段施工时采用前置式洞口工法的洞口基本处 于相对稳定状态，从边仰坡锚杆轴力分析，在洞口上部土层中地形较陡峻处 临时支挡结构可作局部加强。通过对前置式洞口工法的施工过程监测，可以得出如下结论(1) 在临时洞门结构自重和部分边坡坍塌土体的荷载作用下，并综合 混凝土结构的自身收縮徐变等因素， 一般拱顶沉降位移在10mm以内，周边 收敛位移在2mm以内。(2) 混凝土与钢支撑组成联合作用体系，在混凝土凝固初期，钢支撑 是主要的承载体，随着混凝土强度的提高，钢支撑与混凝土内部应力重新调 整，钢支撑内力有所下降，而混凝土内部应力有所增加，但总体上来说，混 凝土和钢支撑内部应力都不大，混凝土内部应力最大值为800KPa，而钢支 撑最大内力为60KN。6(3) 临时衬砌混凝土基底应力较大，最大值达到lMpa，因此对软弱地 层情况下，应设置扩大式边墙或增设仰拱。(4) 由于边坡不是很高，按照l: 0.2的比率放坡，锚杆轴力最大值不 超过10KN，说明锚杆对边坡岩体的约束力不太明显。(5) 围岩内部位移最大值不超过0.8mm，在临时衬砌的作用下，边坡 稳定性较好。
权利要求
1、一种前置式洞口工法，其特征施工步序为第一步修筑截水沟、清表、修整仰坡浮土，该处仰坡厚度高度控制在0～5m，因开挖工作量较小，采用人工开挖即可；第二步前置式洞口段临时衬砌及管棚套拱两侧施工槽开挖；第三步前置式洞口段临时衬砌及管棚套拱两侧施工槽边仰坡防护；第四步按设计施工管棚套拱，钢拱架架立就位后，浇注套拱；若无超前大管棚，直接进行下一步；第五步超前大管棚或超前小导管预支护施工，若无超前预支护，直接进行下一步；第六步前置式洞口临时衬砌基础施工，在型钢拱脚部先浇注基础混凝土稳定拱架基脚，浇筑高度控制在5m以内；第七步前置式洞口临时衬砌施工，首先架立型钢拱架，并采用连接钢筋焊接牢靠；第八步洞顶回填反压，以保证临时衬砌和边仰坡的稳定，临时衬砌最大回填高度控制在3m内；第九步前置式洞口段临时衬砌内部洞口明洞段岩土体上台阶暗挖；第十步前置式洞口段临时衬砌内部洞口明洞段岩土体下台阶暗挖；第十一步前置式洞口段仰拱、仰拱回填以及矮边墙施工；第十二步前置式洞口明洞段防水层及排水管施工；第十三步明洞衬砌施工；第十四步洞顶绿化恢复。
全文摘要
前置式洞口工法是公路隧道进洞的一种新型施工方法。公开技术是，明洞暗做法，采取保护山坡自然进洞的方法进行隧道洞口施工，在洞外不开挖山脚土体的情况下，采用拉槽施工的方法先修建临时明洞衬砌，然后在临时明洞衬砌暗挖明洞核心土，采用冲击破碎开挖进洞。这样既可保全洞口山坡及原生植被免遭破坏，减小洞口仰坡防护工程，也可缩短边仰坡的暴露时间，提高其稳定性。本发明特点主要有(1)施工中尽量不切坡进洞，有效的保护隧道洞口自然生态环境；(2)利用洞外临时衬砌和边、仰坡临时防护及临时衬砌外回填反压，保证隧道洞口边、仰坡的稳定；(3)保留了左右洞间的原生岩土体，保证仰坡的稳定和保护该部原生植被。
文档编号E21D9/14GK101260806SQ20081006958
公开日2008年9月10日 申请日期2008年4月24日 优先权日2008年4月24日
发明者程崇国, 胡学兵, 蒋树屏, 郭云普, 黄伦海 申请人:重庆交通科研设计院