一种避车洞支护结构及其施工方法与流程

1.本发明涉及避车洞施工技术领域，特别是一种避车洞支护结构及其施工方法。


背景技术：

2.隧道施工中，避车洞是一种必要的结构形式，其主要作用是应对突发情况，保证隧道中车辆和人员的安全，因此避车洞的修建是十分重要的。在避车洞修建过程中，避车洞的支护方式直接关系到避车洞的使用寿命和安全性。避车洞支护技术的发展历史较长，最早采用的是传统的钢架支撑技术，后来随着喷射混凝土技术和玻璃钢支架技术的发展，避车洞的支护方式也得到了不断的完善和提高。
3.目前，隧洞避车洞支护技术已经有了很多成熟的技术和方法，如钢架支撑、喷射混凝土支护、玻璃钢支架等，这些技术在实际应用中得到了广泛的应用和验证。隧洞避车洞支护技术的研究和应用，得到了国内外学者和工程技术人员的广泛关注和研究，形成了一系列的规范和标准，如《隧道工程施工技术规范》等。随着科技的不断进步和发展，新型材料和新型技术也在逐渐应用于隧洞避车洞支护技术中，如纳米材料、智能材料、3d打印等，这些新技术和新材料的应用将进一步提高隧洞避车洞支护技术的水平和效果。隧洞避车洞支护技术的背景现状丰富多样，有着成熟的技术和方法，也在不断地创新和发展。
4.然而，现有的避车洞支护技术和方法都存在着一些缺点，如下所述：钢架支撑：钢架支撑是一种传统的避车洞支护方法，虽然施工简单、效果显著，但是钢架本身比较重，运输和安装难度大；同时钢架的使用寿命也较短，需要频繁更换。
5.喷射混凝土支护：喷射混凝土支护具有施工周期短、支护效果好等优点，但是喷射混凝土需要大量的水泥和砂石，对环境造成一定的污染；另外，喷射混凝土的施工需要专业的技术和设备，施工难度较大。
6.玻璃钢支架：玻璃钢支架具有重量轻、耐腐蚀等优点，但是玻璃钢材料价格较高，成本较大；玻璃钢支架的使用寿命也较短，需要经常更换。
7.新型材料和新型技术：新型材料和新型技术的应用虽然能够提高避车洞支护技术的水平和效果，但是这些新材料和新技术的研发和应用成本较高，推广应用需要一定的时间和资金投入。
8.综上所述，目前成熟的隧洞避车洞支护技术和方法都存在一些缺点和不足，需要在实际应用中根据具体情况进行选择和改进。


技术实现要素：

9.本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种避车洞支护结构及其施工方法。
10.实现上述目的本发明的技术方案为，一种避车洞支护结构，包括避车洞，所述避车洞位于主隧道的一侧，所述避车洞分为外部和内部，所述避车洞外部的开口与所述主隧道连通，其特征在于，所述避车洞外部的开口采用工字钢和混凝土的复合支护结构，所述避车洞外部的内表面和所述避车洞内部的内表面均采用钢筋网、横梁和混凝土的复合支护结
构。
11.所述避车洞外部的开口采用工字钢作为支撑并喷涂混凝土进行加固。
12.所述横梁架设在所述避车洞外部和所述避车洞内部的顶端，所述避车洞外部的内侧面、所述避车洞内部的内侧面以及所述避车洞的洞底均挂有钢丝网，所述混凝土喷涂在钢丝网上。
13.所述钢筋网通过锚杆固定挂装在所述避车洞外部和内部的内表面上。
14.一种避车洞支护结构的施工方法，该方法包括如下步骤：步骤一，开挖主隧洞，清除浮石，主隧洞内预埋托梁作为支撑，主隧洞的内表面喷射5cm厚混凝土进行封闭；步骤二，在主隧洞的侧表面上分次分班开挖避车洞的外部和内部，开挖一循环即刻初喷5cm厚混凝土一循环，直到完成避车洞外部和内部的挖掘；步骤三，在避车洞外部的开口处搭建工字钢框架作为支撑，在工字钢搭建的框架处喷射16cm厚混凝土层进行固定；步骤四，在避车洞外部和内部的顶端均架设横梁，在避车洞外部和内部的内侧面上均通过锚杆挂装钢筋网，在钢筋网上喷射24cm厚混凝土层；步骤五，在避车洞的洞底预埋横梁或预留好横梁位轩，在避车洞洞底通过锚杆挂装钢筋网，在避车洞洞底的钢筋网上喷射10cm厚的混凝土层。
15.所述锚杆采用环纵间距100cm*50cm b22钢筋锚杆，所述锚杆的长度为2.50m，所述钢筋网采用网眼间距20cm*20cm a8单层钢筋网。
16.所述工字钢和所述横梁均采用i16#工字钢，所述混凝采用c25混凝土。
17.所述避车洞为为4.3*3.3m的半圆拱形，半圆拱直径为4.3m，圆拱中心角180度。
有益效果
18.利用本发明的技术方案制作的一种避车洞支护结构及其施工方法，其具有如下优势：1、避车洞支护能够保证隧道结构的完整性和稳定性，避免避车洞出现严重变形和破坏。合理的避车洞支护措施能够提高隧道的安全性和使用寿命，延长隧道维护周期，减少维护成本；2、钢架支撑、喷射混凝土支护和玻璃钢支架等支护方法都具有施工简单、效果显著、成本较低等优点，能够提高施工效率。
附图说明
19.图1是本发明所述避车洞支护结构的结构示意图；图2是本发明所述a-a面的结构示意图；图3是本发明所述b-b面的结构示意图；图4是本发明所述c-c面的结构示意图；图5是本发明所述避车洞支护结构的施工方法流程图图中，1、主隧道；2、外部；3、内部。
实施方式
20.下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-图5所示；本技术的创造点在于，在避车洞外部的开口采用工字钢和混凝土的复合支护结构，所述避车洞外部的内表面和所述避车洞内部的内表面均采用钢筋网、横梁和混凝土的复合支护结构，所述避车洞外部的开口采用工字钢作为支撑并喷涂混凝土进行加固，所述横梁架设在所述避车洞外部和所述避车洞内部的顶端，所述避车洞外部的内侧面、所述避车洞内部的内侧面以及所述避车洞的洞底均挂有钢丝网，所述混凝土喷涂在钢丝网上，所述钢筋网通过锚杆固定挂装在所述避车洞外部和内部的内表面上。
21.本技术技术方案在实施过程中，对围岩较差的主隧洞要考虑预留沉降量，为确保设计净空采用16#工字钢加强支护，将断面尺寸调整为4.3*3.3m加半圆拱，半圆拱直径为4.3m，圆拱中心角180度；避车洞架开挖高度调整为3.95m，需设置横梁，其它部位不变。
22.（1）主要支护方案式及参数避车洞洞初期支护：系统锚杆采用环纵间距100cm*50cm b22钢筋锚杆，长度2.50m；钢筋网采用网眼间距20cm*20cm a8单层钢筋网；工字钢采用工字钢间距50cm i16#工字钢；锁脚锁腰锚杆采用长度为3.50m b22钢筋。喷射混凝采用厚度25cm c25混凝土，其中初喷5cm,工字钢安装完成复喷20cm，横梁采用i16#工字钢，间距50cm。
23.（2）施工工序包括如下步骤：步骤一，开挖主隧洞，清除浮石，主隧洞内预埋托梁作为支撑，主隧洞的内表面喷射5cm厚混凝土进行封闭；步骤二，在主隧洞的侧表面上分次分班开挖避车洞的外部和内部，开挖一循环即刻初喷5cm厚混凝土一循环，直到完成避车洞外部和内部的挖掘；步骤三，在避车洞外部的开口处搭建工字钢框架作为支撑，在工字钢搭建的框架处喷射16cm厚混凝土层进行固定；步骤四，在避车洞外部和内部的顶端均架设横梁，在避车洞外部和内部的内侧面上均通过锚杆挂装钢筋网，在钢筋网上喷射24cm厚混凝土层；步骤五，在避车洞的洞底预埋横梁或预留好横梁位轩，在避车洞洞底通过锚杆挂装钢筋网，在避车洞洞底的钢筋网上喷射10cm厚的混凝土层。
24.对于避车洞施工严格按照设计及规范要求控制，严格执行三检制度，报检不合格，不得进入下一道工序施工。
25.（1）注浆施工及质量控制措施施工要点及注意事项1）水泥应不得使用受潮结块的水泥，使用过程中应妥善保存，严格防潮并缩短存放时间。
26.2）灌浆管路阀门应采用可承受高压水泥浆液冲蚀的耐磨灌浆阀门。
27.3）浆液应搅拌均匀，并测定浆液密度。
28.4）灌浆钻孔结束后应捞除孔内残留物，冲净岩粉、岩屑。
29.5）当施钻孔完成未灌浆时孔口应妥加保护，防止流进污水和落入异物。
30.6）钻孔过程应详细记录，各个钻孔应统一分类和编号。
31.7）孔口封闭器应具有良好的耐压和密封性能，灌浆管的外径宜小于灌浆孔孔径10
～20cm。
32.特殊情况处理1）钻孔过程中遇塌孔、空洞、漏浆或掉块难以钻进时，可先进行灌浆处理，然后再钻进。
33.2）灌浆过程中发现地面抬动时，应立即降低压力或停止灌浆进行处理。
34.（2）洞身开挖施工及质量控制施工要点及注意事项1）开挖后应及时支护，支护后断面尺寸应满足要求，。
35.2）确定合理的开挖单循环进尺，保持均衡施工各工序相互衔接，采用有效的测量手段控制开挖断面。
36.3）开挖作业必须保证安全，不得危及初期支护，衬砌和设备的安全，并应保护好量测用的测点，开挖后，应做好地质构造的核对和监控量测工作。
37.4）监控量测应及时进行，地质变化应有相应照片或文字描述记载。
38.5）爆破所采用的光面爆破技术必须经过论证和审查，爆破作业及爆破物品管理必须符合有关规定。
39.6）爆破作业应在上一循环喷射混凝土终凝不小天4h，爆破前所有人员和重要设备应撤至安全地点。
40.（3）断面尺寸及超欠挖的控制1）爆破作后应对开挖断面形状、轮廓尺寸及爆破效果进行检验，超欠挖应符合规范规定。
41.2）应采取光面爆破、提高钻眼精度，控制药量等措施，提高作业人员的技术水员。
42.3）尽量减少超挖，控制在10%以内，超挖部分必须及时回填密实。严格控制欠挖，欠挖部分及时补炮。
43.（4）喷射混凝土施工及质量控制喷射混凝土施工控制要点及注意事项喷射混凝土通过高压管道输送并以高速喷射到受喷面上凝结硬化而成，其主要作用是封闭围岩、防止围岩的松弛和风化与拱架及锚杆形成联合支护体系。
44.1）控制要点：
①
各种原材料质量；
②
混凝土配合比。
45.2）所使用的水泥、砂石料、外加剂等原材料，应满设计及规范要求。
46.3）喷射混凝土时喷射初喷、锚杆、钢筋网、钢架、复喷等相关作业应连续进行。
47.4）初喷混凝土在初喷前应清除浮石、松动的岩块、岩粉、岩渣和其它堆积物，在开挖后及时进行处理；检查作业面尺寸、处理欠挖岩体。
48.5）喷射混凝土作业时,喷头距受喷面的距离为0.6～1m。喷头做连续、缓慢移动，使喷层厚度均匀，当岩面有较大凹洼时先将凹处喷平。
49.6）喷射作业宜采用机械手连续施工,当人工掌握喷头时宜两人合力操作或采用简易支架。
50.7）有钢筋网时:钢筋网一般应在喷射一层混凝土后铺挂；8）对有涌水、渗水或潮湿的岩面喷射前应进行处理：a、大面积潮湿的岩面宜采用如添加外加剂、掺合料等粘结性强的混凝土
b、喷射混凝土的回弹率：侧壁不应大于15%，拱部不应大于25%。
51.c、喷射手必须经过岗前培训。
52.（5）锚杆施工及质量控制锚杆相应的施工机具配备在软岩施工中应予考虑，施工完成后可以作为永久支护的一部分。锚杆的主要作用是将松弛的围岩和稳固的基岩联系起来共同受力，还可以通过对锚杆施加预应力来改善围岩的节理、裂隙。软岩中施工锚杆，注浆固结对提高锚杆和岩体粘结强度、固结锚杆四周松散土体有重要作用，可以大大提高锚杆支护后承载圈的整体性从而增加围岩自稳能力。因此，锚杆施工的技术关键是保证锚杆与围岩的充分密贴和固结，防止锚杆灌浆的空洞。
53.锚杆施工工艺锚杆施工用风钻钻孔、人工安装以多功能作业台车作为作业平台。
54.1）布眼系统锚杆按照设计间距采用梅花形布置。
55.2）钻孔钻孔首先将钻孔台架移至施工面，两人操作一台钻机，一人掌钻，推进钻杆；一人掌钎，双手握钻杆对准眼位，控制方向；启动时速度要慢，待钻杆进入一定深度且方向准确后掌钎人松手，钻眼速度方可加快。钻眼深度较深时，先用短钎，达到一定深度后，换短钎为长钎。
56.3）锚杆入孔检查孔位方向及深度后用高压风清孔；人工或锤击将锚杆插入孔内后，安上药卷密封材料或采用砂浆填冲工艺。
57.锚杆施工控制要点及注意事项1）施工要点：
①
锚杆原材料质量；
②
浆液配比和砂浆强度、砂浆应饱满密度的的控制。
58.2）锚杆成品胶结材料（如水泥砂浆、树脂卷、水泥卷等）的强度、凝结时间、收缩率及杆体的防腐蚀等指标应满足设计要求。
59.3）锚杆应表面无裂纹、油污、颗粒状或片状锈蚀，平直、无损伤。
60.4）锚杆及其部件在加工、运输、存放和安装过程中应保持清洁，避免污染、锈蚀、变形及损伤。
61.5）锚杆使用前，应在现场进行工艺、力学试验抗拉强度，试验应满足设计与工程要求。
62.6）锚杆、钻孔技术要求：a、应按设计要求定出位置孔位允许偏差为
±
150mm。
63.b、钻孔应与围岩壁面或其所在部位岩层的主要结构面垂直。
64.7）检查注浆管、排气管是否通畅，止浆器是否完好。
65.8）锚杆数量、长度、间距、方向符合要求，垫板是锚杆充分发挥作用的重要保证。
66.9）水泥卷应浸泡均匀，浸泡的水质应符合设计发要求，浸泡时间应参照说明书的要求并经现场试验确定。水泥卷可用端部平齐的长杆送入孔底并捣实，或用压缩空气软管吹送入孔底。
67.10）锚杆的长度、浆液饱满度可采用质量无损检测，锚杆的粘结强度符合设计或规范要求(通过锚杆抗拔试验检验)。
68.11）锁脚锁腰锚杆应如工字钢及工字钢托梁、横梁焊接，焊接应采用双面焊，焊缝饱满密实。
69.（6）钢筋网施工及质量控制施工要点及注意事项1)钢筋网片作业施工控制要点：
①
钢筋网材料、规格、网格、外观；
②
钢筋网的铺设（搭接）。
70.2)钢筋网所使用的钢筋的品种、材质、规格等应符合设计要求。
71.3)钢筋下料：钢长度一般控制在1-2米范围较合适。拱部钢筋网以1.0
×
1.0米网片合理；边墙2.0
×
2.0米网片合理。
72.4)墙部网片制成一侧带钩，方便从上而下挂设，网格尺寸应按设计要求，搭接长度应为1～2个网格，应采用焊接5)在初喷及施作锚杆后铺设；底层喷射混凝土的厚度不小于3～5cm。
73.6)拱部从拱顶往拱脚，边墙从墙顶到墙脚自上往下安装。
74.7)位置应符合设计要求，钢筋网与钢筋网采用搭接点焊连接，不小于20cm；钢筋网与锚杆等锚定装置采用多点连接且连接牢固。
75.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。
76.上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种避车洞支护结构，包括避车洞，所述避车洞位于主隧道（1）的一侧，所述避车洞分为外部（2）和内部（3），所述避车洞外部的开口与所述主隧道连通，其特征在于，所述避车洞外部的开口采用工字钢和混凝土的复合支护结构，所述避车洞外部的内表面和所述避车洞内部的内表面均采用钢筋网、横梁和混凝土的复合支护结构。2.根据权利要求1所述的一种避车洞支护结构，其特征在于，所述避车洞外部的开口采用工字钢作为支撑并喷涂混凝土进行加固。3.根据权利要求1所述的一种避车洞支护结构，其特征在于，所述横梁架设在所述避车洞外部和所述避车洞内部的顶端，所述避车洞外部的内侧面、所述避车洞内部的内侧面以及所述避车洞的洞底均挂有钢丝网，所述混凝土喷涂在钢丝网上。4.根据权利要求3所述的一种避车洞支护结构，其特征在于，所述钢筋网通过锚杆固定挂装在所述避车洞外部和内部的内表面上。5.一种避车洞支护结构的施工方法，其特征在于，基于权利要求1至4任意一项所述的避车洞支护结构的施工，该方法包括如下步骤：步骤一，开挖主隧洞，清除浮石，主隧洞内预埋托梁作为支撑，主隧洞的内表面喷射5cm厚混凝土进行封闭；步骤二，在主隧洞的侧表面上分次分班开挖避车洞的外部和内部，开挖一循环即刻初喷5cm厚混凝土一循环，直到完成避车洞外部和内部的挖掘；步骤三，在避车洞外部的开口处搭建工字钢框架作为支撑，在工字钢搭建的框架处喷射16cm厚混凝土层进行固定；步骤四，在避车洞外部和内部的顶端均架设横梁，在避车洞外部和内部的内侧面上均通过锚杆挂装钢筋网，在钢筋网上喷射24cm厚混凝土层；步骤五，在避车洞的洞底预埋横梁或预留好横梁位轩，在避车洞洞底通过锚杆挂装钢筋网，在避车洞洞底的钢筋网上喷射10cm厚的混凝土层。6.根据权利要求5所述的一种避车洞支护结构及其施工方法，其特征在于，所述锚杆采用环纵间距100cm*50cm b22钢筋锚杆，所述锚杆的长度为2.50m，所述钢筋网采用网眼间距20cm*20cm a8单层钢筋网。7.根据权利要求5所述的一种避车洞支护结构及其施工方法，其特征在于，所述工字钢和所述横梁均采用i16#工字钢，所述混凝采用c25混凝土。8.根据权利要求5所述的一种避车洞支护结构及其施工方法，其特征在于，所述避车洞为为4.3*3.3m的半圆拱形，半圆拱直径为4.3m，圆拱中心角180度。

技术总结
本发明公开了一种避车洞支护结构及其施工方法，避车洞位于主隧道的一侧，所述避车洞分为外部和内部，所述避车洞外部的开口与所述主隧道连通，其特征在于，所述避车洞外部的开口采用工字钢和混凝土的复合支护结构，所述避车洞外部的内表面和所述避车洞内部的内表面均采用钢筋网、横梁和混凝土的复合支护结构。本发明的有益效果是，支护效果好，施工成本低。施工成本低。施工成本低。


技术研发人员：梁其东 陈修波 胡庆霞 肖静 孙晨皓 安钟阳
受保护的技术使用者：日照城投环境科技集团有限公司
技术研发日：2023.05.05
技术公布日：2023/7/22