一种通透肋式连拱隧道的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于隧道工程领域，更具体地，涉及一种通透肋式连拱隧道。
【背景技术】
[0002]中国山脉纵横，地形地势陡峻险要，地质条件复杂。随着我国西部大开发战略的实施，山区高等级公路工程建设正在加速进行中，已成为我国基础设施建设的重要内容，其中，沿河谷、山谷修建的傍山道路占有相当的比重。
[0003]傍山道路线路走向与山坡面平行或斜交，以往多采用深挖路堑方案。由于受到山区陡峭地形条件的限制，该方案往往需要大范围开挖山体，不仅对周围植被造成严重破坏，也带来了高切坡稳定性问题，同时其支护和后期维护的费用也较高。
[0004]目前，浅埋傍山隧道逐渐取代传统的深挖路堑方案，成为傍山道路的一种主要结构型式。浅埋傍山隧道的隧址区地表倾斜，隧道傍山开挖形成洞室，埋深较浅，基本为半明半暗洞室结构。传统的浅埋傍山隧道修建技术主要存在两方面的技术难题，一是工程安全问题，二是环境保护问题。浅埋傍山隧道围岩类别低，不能形成自然拱。其洞顶覆盖层薄、地面横坡较陡、洞身承受显著的偏压荷载，洞室开挖影响范围波及到地表，故很容易造成隧道塌方、边坡失稳甚至山体滑坡，大量隧道洞口段的塌方事故以血的教训说明，浅埋隧道以及深埋隧道洞口段是隧道建设工程中的高风险区域。另一方面，对于浅埋傍山隧道，国内外常用的主要有回填暗挖和棚洞等设计方案。回填暗挖方案采用高大结构物进行先期支挡后回填暗挖，而对山坡变形未予以有效控制，造成支挡结构物承受过大的偏压力，对隧道结构物的稳定十分不利。棚洞方案则采用先开挖山坡岩体后修筑棚洞，其实质与深挖路堑方案类似，存在植被破坏和高边坡稳定性问题。传统的浅埋傍山隧道修建方案一直没有能很好地解决工程安全和环境保护相互协调的问题。因此，浅埋傍山隧道稳定性和环境保护问题是该类隧道工程建设中面临的主要技术难题。
[0005]为提高道路建设品质，兼顾工程与环境的协调，确保道路安全运行，亟待研发新的傍山隧道结构型式。现有技术(申请号为200810048633.4，实用新型名称为通透肋式拱梁隧道)公开了一种隧道结构-通透肋式拱梁隧道;该隧道为半明半暗异型结构，由拱顶管棚、初期衬砌、支护锚杆、内侧拱圈二次衬砌、拱顶纵梁、防落石挡块、肋式拱梁、防撞墙、粧基承台、抗滑粧、仰拱等结构部件组成，现有技术中的通透肋式拱梁隧道结构组成图如图1所示；该隧道外侧采用通透的肋式拱梁代替传统的封闭式衬砌结构，具有较好的通风、采光性能，同时解决了与自然风景区的环境协调问题。
[0006]但该通透肋式拱梁隧道也有其局限性:一方面，它是在拱顶管棚支护的条件下直接开挖洞室，开挖面是型如“老虎嘴”式的悬臂岩体结构，为了保证该悬臂岩体结构的稳定，对岩体自身完整性和强度有一定的要求，尤其是内侧拱脚和边墙部位的岩体，应力集中和应力水平较高，要求至少是中风化以上的岩体。但由于傍山地段的山坡岩体一般风化较严重，其岩体完整性和强度在很多实际工程中难以满足上述要求，从而在很大程度上限制了通透肋式拱梁隧道的应用范围。另一方面，通透肋式拱梁隧道仅为单洞隧道，跨度较小，功能单一，难以满足高等级公路双线通行的需求。
[0007]因此，为了解决通透肋式拱梁隧道对环境地质条件要求高的问题，并适应大跨度、双线通行的建设需求，有必要研究新的傍山隧道结构。
【实用新型内容】
[0008]针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种通透肋式连拱隧道，旨在解决通透肋式拱梁隧道对环境地质条件要求高、跨度小、通行能力低的技术问题。
[0009]本实用新型提供了一种通透肋式连拱隧道，所述通透肋式连拱隧道为嵌入式非对称结构，包括拱顶纵梁、防落石挡块、肋式拱梁、防撞墙、初期衬砌层、二次衬砌层、拱脚扩大基础、仰拱、中导洞和中隔墙;所述通透肋式连拱隧道的外洞的二次衬砌层与拱顶纵梁、肋式拱梁、防撞墙统一浇筑成整体结构，并与仰拱和拱脚扩大基础、中隔墙连接形成环型承力体系，以平衡隧道围岩的偏压应力;所述通透肋式连拱隧道的内侧采用横向管棚对拱顶山坡进行强支护后分步开挖形成左、右洞室;通过开挖所述中导洞并施做所述中隔墙来连接左、右洞室，同时承受山体开挖引起偏压荷载;所述拱顶纵梁上设置有用于防止山坡碎石滚落和坡面流水影响行车安全的防落石挡块;所述初期衬砌层用于形成所述中导洞的初期支护。
[0010]更进一步地，还包括拱顶锚固系统和拱脚锚固系统，所述拱顶锚固系统和所述拱脚锚固系统用于加固开挖影响区域内的山坡坡体，减小山坡岩体的变形，从而降低隧道结构物的应力水平。
[0011]更进一步地，所述拱顶锚固系统包括注浆钢管和小导管，所述注浆钢管和所述小导管均以向下倾斜25°的角度钻入，钻孔轴线与线路走向正交，并采用梅花形布置，管心间距2m。
[0012]更进一步地，所述肋式拱梁为1/4圆弧形钢筋混凝土结构，所述肋式拱梁的梁体截面为长方形，多个肋梁形成通透式开间，各片肋梁的顶端与所述拱顶纵梁相连，各片肋梁的底部与所述防撞墙相连。
[0013]更进一步地，相邻肋梁之间的中心间距为6.0m。
[0014]更进一步地，所述中隔墙用于连接左、右洞室，并承受由偏压地形条件或内外洞室的非对称开挖带来的不平衡荷载;所述中隔墙的顶部与所述中导洞的洞顶紧密接触，所述中隔墙的墙底设置有锚固锚杆，所述锚固锚杆为中空注浆锚杆且以垂直水平面向下钻入。
[0015]本实用新型具有以下技术优点:
[0016](I)本实用新型提供的通透肋式连拱隧道在通透肋式拱梁(单洞)的基础上，采用中隔墙结构替代围岩来支撑拱顶山坡悬臂岩体，避免了拱脚及边墙部位岩体(应力集中区)破坏引起的围岩失稳，同时为拱顶山坡岩体提供了更有效的支撑，降低了施工开挖的安全风险，提高了该类型隧道环境地质的适用性。
[0017](2)本实用新型提供的通透肋式连拱隧道采用双连拱结构，外洞为肋式拱梁结构，具有良好的通风、采光性能，有效地减小了对山坡植被的破坏面;外洞通过中隔墙与内洞连为整体，形成跨度更大的双线隧道结构，有效提升了肋式拱梁隧道的通行能力。
[0018](3)本实用新型提供的通透肋式连拱隧道的高跨比较单洞通透肋式拱梁隧道明显减小，在浅埋偏压地段，具有更高的抗滑、抗倾覆安全系数。
[0019](4)本实用新型中的拱顶山坡注浆钢管加固范围覆盖隧道洞室围岩松动区域，有效保障了拱顶山坡岩体及隧道围岩的开挖稳定。
[0020](5)本实用新型中的中隔墙采用与内、外洞相邻的二次衬砌段先期整体浇筑，较传统分三阶段浇筑的“夹心饼”式中隔墙，具有更大的抗弯刚度，尤其在偏压地段，具有更好的抗滑、抗倾覆性能，有效提高了施工期间中隔墙的稳定性。
[0021](6)本实用新型中的中隔墙的墙底设置有锚固锚杆，进一步提高中隔墙的抗滑、抗倾覆安全系数。
【附图说明】
[0022]图1是现有技术提供的通透肋式拱梁隧道的结构图。
[0023]图2是本实用新型提供的通透肋式连拱隧道的平面结构示意图。
[0024]图3是本实用新型提供的通透肋式连拱隧道的三维结构示意图。
[0025]其中，I为拱顶锚固系统;2为拱顶纵梁;3为防落石挡块;4为肋式拱梁;5为防撞墙；6为初期衬砌;7为二次衬砌;8为拱脚锚固系统;9为扩大基础；10为仰拱；11为中导洞；12为中隔墙。
【具体实施方式】
[0026]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0027]依托工程南山隧道设计线路与山坡面斜交，由于坡面陡，切坡几近山顶，若采用浅埋傍山隧道方案开挖山体，将破坏山坡自然平衡状态，形成坡脚被切削的高陡边坡，存在自身稳定性问题。另一方面，由山坡开挖引起的岩体松弛压力直接作用于隧道结构上，且具有显著的偏压效应，对隧道结构物的稳定十分不利。而若采用肋式拱梁隧道，设计中洞径过大，不易控制其稳定性;洞径过小，达不到工程对跨度的要求。
[0028]基于上述分析，与传统的傍山隧道和通透肋式拱梁隧道相比，通透肋式联拱隧道采用主动变形控制措施来减小偏压应力水平，在减小开挖面的同时为结构优化提供了空间，最大程度地避免山体的切削和植被破坏，整体结构简洁美观，无需通风、采光系统，节能环保，具有很好的推广应用前景。
[0029]为适应大跨度高速公路建设需求，需将通透式隧道结构向双洞、宽体方向扩展，构建适应范围更广的新型隧道结构。因此，结合实际工程地质条件，在肋式拱梁隧道设计方案的基础上，充分利用其技术优势，并弥补其不足，本实用新型提出了一种全新的隧道结构一一通透肋式联拱隧道。
[0030]图2示出了本实用新型实施例提供的通透肋式连拱隧道的平面结构，图3示出了本实用新型实施例提供的通透肋式连拱隧道的三维结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下:
[0031]本实用新型实施例提供的通透肋式连拱隧道包括拱顶锚固系统1、拱顶纵梁2、防落石挡块3、肋式拱梁4、防撞墙5、初期衬砌6、二次衬砌7、拱脚锚固系统8、扩大基础9、仰拱10、中导洞11和中隔墙12;
[0032]其中，拱顶锚固系统I采用注浆钢管和小导管，注浆钢管为Φ108Χ6πιπι预钻孔埋设的热扎无缝钢管，埋入长度15m;小导管为Φ 50 X