一种隧道洞口支护结构的制作方法

1.本实用新型涉及隧道支护技术领域，具体涉及一种隧道洞口支护结构。


背景技术：

2.随着我国经济的飞速发展和城市化进程的不断加快，为满足使用功能，越来越多的大跨度、大断面隧道开始修建。因城市区域建构筑物密集，较多城市隧道不可避免会下穿居民小区、公共建构筑物等，同时受交通地理位置影响，多数城市隧道埋深浅、净距小，洞口施工条件复杂。
3.洞口施工素来是隧道工程施工的一个难点，常有“进洞难”之说，尤其是浅埋、软弱围岩、小净距、下穿建筑等隧道，洞口施工更加困难，控制不当容易引发洞口边仰坡滑塌或地表建筑物沉降开裂甚至倒塌等现象。隧道进洞的设计与施工深受地形、地质、气象及隧道周边环境等因素所影响。一般隧道洞口段地质较为软弱，不易形成压力拱抵抗围岩压力，而且施工时边坡与隧道的不稳定现象常相互影响，恶化施工条件。
4.由于洞口围岩自稳能力差，为了降低隧道开挖时对围岩的扰动，在隧道暗洞施工前一般需要采取必要的进洞支护措施，以保证隧道的安全、顺利施工。国内以往隧道进洞是以传统超前支护形式为主，常用的方法包括超前大管棚进洞法、盖挖进洞法、钢架配合双层超前小导管进洞法等，但是，在隧道洞口段的特殊地形、地质、周边环境条件下，采用较为单一的支护方式往往不足以控制隧道洞口段的变形，特别是浅埋、软弱围岩、小净距、下穿建筑等隧道，对变形控制要求极为严格，有必要采用多种支护方式结合的联合支护进洞方式。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于：针对现有技术中隧道洞口的支护方式较为单一，对于浅埋、软弱围岩、小净距、下穿建筑的隧道，不足以有效控制隧道洞口段的变形的问题，提供一种隧道洞口支护结构。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
7.一种隧道洞口支护结构，在隧道洞口的左右两侧以及中岩墙内各设有一排沿所述隧道纵向的支护桩，在所述隧道洞口的左右两侧均设有沿横向的用于洞口边仰坡支护的抗滑桩板墙；在隧道的左洞洞口和右洞洞口顶部均设有一套拱导向墙和一超前大管棚，任一所述套拱导向墙的一端与所述隧道左侧或右侧的所述支护桩固定连接，另一端与所述中岩墙内所述支护桩固定连接；在靠近洞口仰坡及位于三排所述支护桩之间的区域设有若干沿竖向的可对围岩进行注浆加固的钢管桩。
8.采用前述技术方案的本实用新型，通过在隧道左右两侧设置横向的抗滑桩板墙，对洞口边仰坡形成支护，确保垂直开挖后滑坡体稳定，有效控制洞口边仰坡位移变形；通过设置三排支护桩，利用两侧的支护桩对周边建筑物进行隔离保护，中间支护桩对小净距中岩墙进行加固；通过设置套拱导向墙，与支护桩连接形成桥跨棚户结构，增强进洞施工时的围岩稳定性，同时设置超前大管棚，对洞口段拱顶进行预加固，改善围岩的变形条件；此外，
通过在在靠近洞口仰坡及位于三排所述支护桩之间的区域设置钢管桩，通过钢管桩注浆，对洞口周围软弱围岩进行注浆支护，确保了仰坡稳定，防止仰坡滑塌，相比于现有技术中隧道洞口的支护方式较为单一，对于浅埋、软弱围岩、小净距、下穿建筑的隧道，不足以有效控制隧道洞口段的变形的问题，本实用新型采用了钢管桩注浆加固、抗滑桩板墙、支护桩套拱及超前大管棚等支护方式结合的联合支护进洞方式，可有效控制隧道洞口段的变形，成功保障了隧道洞口段的施工安全。
9.进一步的，所述支护桩和套拱导向墙均为钢筋混凝土结构，两者通过各自内部的钢筋焊接实现固定连接，两者连接稳固可靠，对洞口的加固效果较佳。
10.进一步的，所述隧道洞顶地面埋设有格构梁，所述格构梁与三排所述支护桩的桩顶固定连接；且部分所述钢管桩的顶端与所述格构梁固定连接，通过设置格构梁用于对洞顶地面载荷形成支撑，且支护桩、格构梁和钢管桩之间紧固连接，使得隧道洞口的支护结构更佳稳固，加固效果更好。
11.进一步的，所述格构梁包括分别位于左洞和右洞顶部的左格构梁和右格构梁，两者的一端分别与所述隧道左侧和右侧的所述支护桩桩顶固定连接，两者的另一端均与所述中岩墙内所述支护桩桩顶固定连接，将格构梁分割为左格构梁和右格构梁，分别施工，降低施工难度。
12.进一步的，所述格构梁为钢筋混凝土结构，其内部钢筋与所述支护桩顶部的钢筋焊接；与所述格构梁连接的所述钢管桩顶部锚固于所述格构梁的混凝土内，三者之间连接稳固可靠，对洞口的加固效果较佳。
13.进一步的，任一所述套拱导向墙包括一节第一套拱和两节第二套拱，三者通过混凝土依次连接形成整体，如此设置的套拱导向墙比较长，可以在其上方留出较大空间以形成横向的道路。
14.进一步的，所述超前大管棚为双层的超前大管棚，所述第一套拱上设置有工字钢拱架及定位钢筋，用于所述双层的超前大管棚的导向管定位，设置双层超前大管棚对洞口段拱顶进行预加固，改善围岩的变形条件，增强拱部“承载拱”作用，使围岩应力通过长管棚、套拱导向墙、支护桩直接传递到坚实的基岩上，从而减少围岩作用在初支钢架上的应力，达到有效控制洞身沉降变形的目的。
15.进一步的，在所述隧道洞口的左右两侧各设有两排沿横向的所述抗滑桩板墙，双排的抗滑桩板墙可进一步确保滑坡体稳定，控制洞口边仰坡位移变形，同时两排抗滑桩板墙之间可形成位于洞顶的横向道路。
16.相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：采用了钢管桩注浆加固、双排抗滑桩板墙、支护桩套拱及双层超前大管棚等支护方式结合的联合支护进洞方式，可有效控制隧道洞口段的变形，成功保障了隧道洞口段的施工安全。
附图说明：
17.图1为抗滑桩及支护桩平面布置图；
18.图2为支护桩平面布置图；
19.图3为套拱导向墙立面图；
20.图4为套拱导向墙俯视图；
21.图5为套拱导向墙剖面图；
22.图6为第一套拱立面图；
23.图7为第一套拱内导向管定位结构剖面图；
24.图8为钢管桩平面布置图；
25.图9为格构梁平面布置图；
26.图10为隧道洞口剖面图。
27.图中标记：1-支护桩，2-抗滑桩板墙，21-抗滑桩，3-套拱导向墙，31-第一套拱，32-第二套拱，311-导向管，4-钢管桩，5-左格构梁，6-右格构梁，7-洞口仰坡，8-钢管桩布置区，9-模筑二衬混凝土，10-后浇混凝土，11-车行道路，12-景观平台。
具体实施方式
28.下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
29.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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
30.本实施例提供一种隧道洞口支护结构，如图1-2所示，在隧道洞口的左右两侧以及中岩墙内各设有一排沿所述隧道纵向的支护桩1，在隧道洞口的左右两侧均设有沿横向的用于洞口边仰坡支护的抗滑桩板墙2；
31.具体的，每排支护桩1的数量为7根，共21根，在左洞左侧从洞口方向至洞内方向编号依次为z1、z2、z3、a1、a2、a3、a4，在中岩墙内从洞口方向至洞内方向编号依次为x1、x2、x3、b1、b2、b3、b4，在右洞右侧从洞口方向至洞内方向编号依次为y1、y2、y3、c1、c2、c3、c4；隧道洞口的左右两侧均设有两排沿横向的抗滑桩板墙2，抗滑桩板墙2包括等间隔布置的抗滑桩21和它们之间的板墙；在两排抗滑桩板墙2之间及位于隧道洞口顶部区域形成有一条横向的车行道路11；
32.如图3-7所示，在隧道的左洞洞口和右洞洞口顶部均设有一套拱导向墙3和一超前大管棚，任一套拱导向墙3的一端与隧道左侧或右侧的支护桩1固定连接，另一端与中岩墙内支护桩1固定连接；支护桩1和套拱导向墙3均为钢筋混凝土结构，两者通过各自内部的钢筋焊接实现固定连接；任一套拱导向墙3包括一节第一套拱31和两节第二套拱32，三者通过混凝土依次连接形成整体；超前大管棚为双层的超前大管棚，第一套拱31上设置有工字钢拱架312及定位钢筋313，用于双层的超前大管棚的导向管311定位；第一套拱31与第二套拱32的结构相比较，区别在于设置了超前大管棚的导向管311，第二套拱32的结构为现有技术，包括拱形的工字钢、钢筋笼和混凝土；
33.具体的，左洞洞口顶部的第一套拱31左右两端分别与支护桩z3和x3连接，左洞洞口顶部的两个第二套拱32左端分别与支护桩z2和z1连接，右端分别与支护桩x2和x1连接；右洞洞口顶部的第一套拱31左右两端分别与支护桩x3和y3连接，右洞洞口顶部的两个第二套拱32左端分别与支护桩x2和x1连接，右端分别与支护桩y2和y1连接；图4中的虚线即为套拱导向墙3与支护桩1重合端的交界线；在施工时，待第一套拱31及超前大管棚施做完成后即进行第二套拱32施工；
34.如图6-7所示，第一套拱31上设置双层的超前大管棚的导向管311；大管棚采用φ
108mm
×
6mm热扎无缝钢管，单洞每层29根，共58根，长度40m，管棚水平间距50cm，竖向垂直布置，间距40cm，纵向外插角1
°
、2
°
，外插角方向为竖直方向，同时在管棚钢管内设置钢筋笼，以增加管棚刚度；设置双层超前大管棚对洞口段拱顶进行预加固，改善围岩的变形条件，增强拱部“承载拱”作用，使围岩应力通过长管棚、套拱导向墙3、支护桩1直接传递到坚实的基岩上，从而减少围岩作用在初支钢架上的应力，达到有效控制洞身沉降变形的目的；
35.如图8-10所示，在靠近洞口仰坡7且位于三排支护桩1之间的区域设有若干沿竖向的可对围岩进行注浆加固的钢管桩4；隧道洞顶地面埋设有格构梁，格构梁上固定连接有一向外伸出的景观平台12，格构梁与三排支护桩1的桩顶固定连接；且部分钢管桩4的顶端与格构梁固定连接；格构梁包括分别位于左洞和右洞顶部的左格构梁5和右格构梁6，两者的一端分别与隧道左侧和右侧的支护桩1桩顶固定连接，两者的另一端均与中岩墙内支护桩1桩顶固定连接；格构梁为钢筋混凝土结构，其内部钢筋与支护桩1顶部的钢筋焊接；与格构梁连接的钢管桩4顶部锚固于格构梁的混凝土内；
36.具体的，钢管桩4设置在支护桩a1-a4，b1-b4，c1-c4之间的区域内，用于对此区域洞口围岩进行注浆加固；钢管桩4均采用φ180mm
×
10mm热轧无缝钢管，管内设钢筋笼，采用1：0.55水泥浆注浆，注浆压力0.5-1.0mpa；如图10所示，靠近洞口仰坡7的三排钢管桩4桩底施做至隧道道路设计高程线以下(隧道洞身开挖时，此三排钢管桩4在洞身轮廓线范围内的部分需要切割拆除)；其余钢管桩4桩底施做至隧道开挖轮廓线外位置。
37.采用前述技术方案的本实用新型，通过在隧道左右两侧设置横向的抗滑桩板墙2，对洞口边仰坡形成支护，确保垂直开挖后滑坡体稳定，有效控制洞口边仰坡位移变形；通过设置三排支护桩1，利用两侧的支护桩1对周边建筑物进行隔离保护，中间支护桩1对小净距中岩墙进行加固；通过设置套拱导向墙3，与支护桩1连接形成桥跨棚户结构，增强进洞施工时的围岩稳定性，同时设置超前大管棚，对洞口段拱顶进行预加固，改善围岩的变形条件；此外，通过在在靠近洞口仰坡及位于三排所述支护桩之间的区域设置钢管桩4，通过钢管桩4注浆，对洞口周围软弱围岩进行注浆支护，确保了仰坡稳定，防止仰坡滑塌；相比于现有技术中隧道洞口的支护方式较为单一，对于浅埋、软弱围岩、小净距、下穿建筑的隧道，不足以有效控制隧道洞口段的变形的问题，本实用新型采用了钢管桩注浆加固、双排抗滑桩板墙、支护桩套拱及双层超前大管棚等支护方式结合的联合支护进洞方式，可有效控制隧道洞口段的变形，成功保障了隧道洞口段的施工安全。
38.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种隧道洞口支护结构，其特征在于，在隧道洞口的左右两侧以及中岩墙内各设有一排沿所述隧道纵向的支护桩(1)，在所述隧道洞口的左右两侧均设有沿横向的用于洞口边仰坡支护的抗滑桩板墙(2)；在隧道的左洞洞口和右洞洞口顶部均设有一套拱导向墙(3)和一超前大管棚，任一所述套拱导向墙(3)的一端与所述隧道左侧或右侧的所述支护桩(1)固定连接，另一端与所述中岩墙内所述支护桩(1)固定连接；在靠近洞口仰坡(7)且位于三排所述支护桩(1)之间的区域设有若干沿竖向的可对围岩进行注浆加固的钢管桩(4)。2.根据权利要求1所述的隧道洞口支护结构，其特征在于，所述支护桩(1)和套拱导向墙(3)均为钢筋混凝土结构，两者通过各自内部的钢筋焊接实现固定连接。3.根据权利要求2所述的隧道洞口支护结构，其特征在于，所述隧道洞顶地面埋设有格构梁，所述格构梁与三排所述支护桩(1)的桩顶固定连接；且部分所述钢管桩(4)的顶端与所述格构梁固定连接。4.根据权利要求3所述的隧道洞口支护结构，其特征在于，所述格构梁包括分别位于左洞和右洞顶部的左格构梁(5)和右格构梁(6)，两者的一端分别与所述隧道左侧和右侧的所述支护桩(1)桩顶固定连接，两者的另一端均与所述中岩墙内所述支护桩(1)桩顶固定连接。5.根据权利要求3所述的隧道洞口支护结构，其特征在于，所述格构梁为钢筋混凝土结构，其内部钢筋与所述支护桩(1)顶部的钢筋焊接；与所述格构梁连接的所述钢管桩(4)顶部锚固于所述格构梁的混凝土内。6.根据权利要求1所述的隧道洞口支护结构，其特征在于，任一所述套拱导向墙(3)包括一节第一套拱(31)和两节第二套拱(32)，三者通过混凝土依次连接形成整体。7.根据权利要求6所述的隧道洞口支护结构，其特征在于，所述超前大管棚为双层的超前大管棚，所述第一套拱(31)上设置有工字钢拱架(312)及定位钢筋(313)，用于所述双层的超前大管棚的导向管(311)定位。8.根据权利要求1所述的隧道洞口支护结构，其特征在于，在所述隧道洞口的左右两侧各设有两排沿横向的所述抗滑桩板墙(2)。

技术总结
本实用新型涉及一种隧道洞口支护结构，在隧道洞口的左右两侧以及中岩墙内各设有一排沿隧道纵向的支护桩，在隧道洞口的左右两侧均设有沿横向的用于洞口边仰坡支护的抗滑桩板墙；在隧道的左洞洞口和右洞洞口顶部均设有一套拱导向墙和一超前大管棚，任一套拱导向墙的一端与隧道左侧或右侧的支护桩固定连接，另一端与中岩墙内支护桩固定连接；在靠近洞口仰坡及位于三排支护桩之间的区域设有若干沿竖向的可对围岩进行注浆加固的钢管桩，相比于现有技术，本实用新型采用了钢管桩注浆加固、抗滑桩板墙、支护桩套拱及超前大管棚等支护方式结合的联合支护进洞方式，可有效控制隧道洞口段的变形，成功保障了隧道洞口段的施工安全。成功保障了隧道洞口段的施工安全。成功保障了隧道洞口段的施工安全。


技术研发人员：李欣 姜伟 杨征 黄国忠 周春智 卢志龙 陈日胜 左斌 程卫东 罗以旋 谢人杰 邓忞成 王惠鸿 曹玉红
受保护的技术使用者：中交第四航务工程局有限公司
技术研发日：2023.03.07
技术公布日：2023/8/13