隧道洞口半明半暗段的斜角套拱结构及施工方法与流程

1.本发明涉及隧道工程施工技术领域，具体涉及一种隧道洞口半明半暗段的斜角套拱结构及施工方法。


背景技术：

2.山区公路隧道洞口受地形的影响，容易出现隧道进口轴线与山体地形线斜交的情况，洞口段往往存在偏压问题，进洞困难。由于隧道洞口山体一般比较陡峻，靠外侧又临空不能直接按暗洞工法进行施工，而传统的半明半暗进洞工法，在洞口全断面布设套拱和管棚，直接从明暗交界处开始刷坡、开挖及防护，会造成山体大开大挖，严重破坏生态环境。
3.为保护山体自然环境，尽量做到少开挖进洞，需要提出一种新的结构和施工方法，降低对周边山体的开挖，保护的隧道周边山体的自然环境。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种隧道洞口半明半暗段的斜角套拱结构及施工方法，以至少解决传统的半明半暗进洞工法在洞口全断面布设套拱和管棚、山体大开大挖、严重破坏生态环境的问题。
5.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
6.隧道洞口半明半暗段的斜角套拱结构，所述结构位于隧道洞口明挖段和暗挖段之间的半明半暗段，包括斜角套拱和等截面套拱；
7.所述斜角套拱位于半明半暗段内与明挖段衔接的部分；所述斜角套拱的内侧沿隧道纵向方向自前向后逐渐内缩，环向长度沿隧道纵向方向自前向后逐渐递减；
8.所述等截面套拱位于半明半暗段内与暗挖段衔接的部分；所述等截面套拱的环向长度与所述斜角套拱后端的环向长度相同，所述等截面套拱环向长度沿隧道纵向方向自前向后均相同。
9.进一步地，所述斜角套拱和所述等截面套拱的下方为山体自然坡面一侧的明洞和山体自然坡面另一侧的暗洞，所述明洞与所述暗洞的衬砌结构呈整体构造。
10.进一步地，所述斜角套拱和所述等截面套拱外侧设置有纵向的耳墙，所述耳墙与所述斜角套拱和所述等截面套拱之间设置有明洞回填；
11.所述明洞回填下方对应明洞，上方铺设有黏土隔水层和种植土。
12.进一步地，所述耳墙上设置有横向的排水管；排水管内端接入所述明洞回填，外端通向所述耳墙外侧。
13.进一步地，所述斜角套拱和所述等截面套拱的内侧均设置有锁脚锚管。
14.进一步地，所述斜角套拱和所述等截面套拱靠近山体的一侧设置有管棚。
15.进一步地，所述斜角套拱对应暗洞部分的管棚呈斜角布设；
16.所述等截面套拱对应暗洞部分的管棚呈半环布设。
17.另一方面，本发明提供了隧道洞口半明半暗段的斜角套拱结构施工方法，所述方
法包括以下步骤：
18.沿隧道洞口的半明半暗段自前向后施做斜角套拱，并施作锁脚锚管，靠近山体施做管棚支护，施作下方相应的明洞和暗洞；
19.在斜角套拱后方自前向后施做等截面套拱，并施作锁脚锚管，靠近山体做管棚支护，施作下方相应的明洞和暗洞；
20.进入暗挖段后施作暗洞；
21.在斜角套拱和等截面套拱上方对应明洞的部分进行回填和绿化。
22.进一步地，所述方法在施做斜角套拱前还包括以下步骤：
23.对山体自然坡面进行清理，沿洞口边仰坡开挖线3-5m以外设置洞口截水沟，并分级对山坡进行防护；
24.沿隧道洞口明挖段施做全套拱，并施作下方的明洞。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
26.本发明通过沿山体斜角度、分段施作的套拱结构及施工方法，大大降低了对周边山体的开挖破坏，保护的隧道周边山体的自然环境；与传统偏压隧道半明半暗进洞工法相比，本发明具有分段开挖边坡、分段设置套拱、仅暗洞一侧设置管棚的特点，具有环保性好、可靠性高、经济性好的优点，能有效地解决严重偏压地形下隧道进洞的技术难题。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
28.图1是本发明结构的立面图。
29.图2是本发明结构的平面图。
30.图3是本发明结构的套拱和管棚布设的局部放大图。
31.图中标识为：
32.1-明洞，2-暗洞，3-全套拱，4-耳墙，5-明洞回填，6-种植土，7-黏土隔水层，8-等截面套拱，9-管棚，10-衬砌结构，11-锁脚锚管，12-半明半暗段，13-明挖段，14-暗挖段，15-斜角套拱。
具体实施方式
33.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
34.在本专利的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“纵向”、“环向”、“横向”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
35.在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“布设”、“设置”等应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
36.在本专利的描述中，需要说明的是，虽然施工步骤中涉及了“步骤1”、“步骤2”等关于步骤编号的表述，但不应理解为对施工步骤前后顺序的限制，任何仅对步骤顺序进行修改获得的技术方案均在本技术的保护范围之内。
37.隧道洞口位于山体自然坡面处时，隧道纵向自前向后需要分三个部分施工：第一部分为明挖段13，如图2中ka到kb的部分，隧道结构完全外露，全部为明洞1，明挖段13的套拱可以采用全套拱3，环向为完整的护拱结构形式；第二部分为半明半暗段12，如图2中kb到kd的部分，隧道结构部分外露，外露部分为明洞1，其余部分为暗洞2，半明半暗段12的套拱不能采用环向完整的护拱结构形式；第三部分为暗挖段14，如图2中kd以后的部分，隧道结构完全进入山体，全部为暗洞2。
38.本发明提供了上述第二部分半明半暗段12的施工结构方案，具体涉及了一种隧道洞口半明半暗段的斜角套拱结构，如图2，所述结构位于隧道洞口明挖段13和暗挖段14之间的半明半暗段12，包括一定长度的斜角套拱15和一定长度的等截面套拱8，二者前后布设，纵向长度根据实际山体形势和隧道施工要求确定。
39.图1和图2中，左侧为靠近山体一侧，定义为内侧，右侧为远离山体一侧，定义为外侧。图2中，下部为洞口，定义为前方，上部定义为后方。所述斜角套拱15位于半明半暗段12内与明挖段13衔接的部分，如图2中kb到kc的部分；斜角套拱15的内侧沿隧道纵向方向自前向后逐渐内缩，环向长度沿隧道纵向方向自前向后逐渐递减。所述等截面套拱8位于半明半暗段12内与暗挖段14衔接的部分，如图2中kc到kd的部分；所述等截面套拱8的环向长度与所述斜角套拱15后端的环向长度相同，所述等截面套拱8环向长度沿隧道纵向方向自前向后均相同。
40.如图2，所述斜角套拱15和所述等截面套拱8的下方为山体自然坡面一侧的明洞1和山体自然坡面另一侧的暗洞2，所述明洞1与所述暗洞2的衬砌结构10呈整体构造。
41.如图1，所述斜角套拱15和所述等截面套拱8外侧设置有纵向的耳墙4，所述耳墙4与所述斜角套拱15和所述等截面套拱8之间设置有明洞回填5，可采用碎石土；所述明洞回填5上方铺设有黏土隔水层7和种植土6。所述耳墙4上设置有横向的排水管；排水管内端接入所述明洞回填5，外端通向所述耳墙4外侧。
42.如图1，所述斜角套拱15和所述等截面套拱8的内侧均设置有锁脚锚管11，均打入山体。
43.如图2，所述斜角套拱15和所述等截面套拱8靠近山体的一侧设置有管棚9。所述斜角套拱15对应暗洞2部分的管棚9根据山体纵向自然坡度呈斜角布设；所述等截面套拱8对应暗洞2部分的管棚9呈半环布设。如图3，明挖段13的套拱结构为全套拱3，内侧为衬砌结构；半明半暗段12的套拱结构为斜角套拱15和等截面套拱8，内侧为衬砌结构；暗挖段14不再施做套拱结构，施做了暗洞2的复合式衬砌。半明半暗段12斜角套拱15上设置了管棚9，呈斜角布设。
44.上述隧道洞口半明半暗段的斜角套拱结构施工方法，包括以下步骤：
45.步骤1：对山体自然坡面进行清理，沿洞口边仰坡开挖线3-5m以外根据实际情况和需要设置洞口截水沟，并分级对山坡进行防护；
46.步骤2：沿隧道洞口明挖段13施做全套拱3，并施作下方的明洞10，无管棚支护；
47.步骤3：沿隧道洞口的半明半暗段12自前向后施做斜角套拱15，并施作锁脚锚管11，靠近山体施做管棚9支护，施作下方相应的明洞1和暗洞2；
48.步骤4：在斜角套拱15后方自前向后施做等截面套拱8，并施作锁脚锚管11，靠近山体做管棚9支护，施作下方相应的明洞1和暗洞2；
49.步骤5：进入暗挖段后施作暗洞2；
50.步骤6：在斜角套拱15和等截面套拱8上方对应明洞1的部分进行回填和绿化。
51.以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。