[实用新型]一种山区公路隧道洞口临界边坡预平衡稳定控制结构

说明书

技术领域

本实用新型属于施工方法领域，具体涉及一种山区公路隧道洞口临界边坡预平衡稳定控制结构。

背景技术

我国修建的部分山区公路隧道因规划要求，需要穿越高陡的临界边坡，设计规范强调按新奥法设计施工，但新奥法隐含适用条件是山体整体稳定，仅仅研究围岩稳定性问题。当山区公路隧道因规划要求，需要穿越洞口高陡临界边坡时，现有的设计施工往往忽视了洞口高陡边坡稳定性问题，有时造成洞口施工坍塌甚至伤亡事故。目前，有较多边坡滑坍风险的防治方法，如锚杆或锚索加固、抗滑桩支档、挖除滑移块卸载加固及延长明洞等。但这些方法都是在出现滑塌征兆或者事故之后才开始采取措施，此时修复不仅浪费人力财力，还容易引发二次事故。因此，在隧道修建的同时预先对洞口进行临界边坡预平衡稳定控制具有更重要的现实意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决隧道洞口临界边坡岩体较差时容易发生隧道施工坍塌的问题，并提供一种山区公路隧道洞口临界边坡预平衡稳定控制结构，防止临界边坡设计与施工力学之间的稳定平衡问题出现偏差。

本实用新型所采用的具体技术方案如下：

山区公路隧道洞口临界边坡预平衡稳定控制结构，在待开挖隧道进出洞口的边坡背离山体一侧设置坡脚支护挡墙，在隧道洞顶的坡面上填土石方层，土石方层一侧搭接于坡脚支护挡墙上，由坡脚支挡结构提供侧向山体方向的支撑平衡力；所述的土石方层和/或坡脚支护挡墙底部通过锚杆锚固于山体中；待开挖隧道进出洞口的围岩中沿着隧道轮廓线外缘间隔打设有超前管棚，超前管棚中注满水泥砂浆，在隧道护拱位置处开挖的槽形基础上浇筑有钢筋混凝土护拱，超前管棚与护拱结合成整体作为隧道超前预支护结构。

高陡的临界边坡在隧道开挖过程中，容易造成原有的边坡力学平衡体系遭到破坏，而隧道开挖过程中，部分山体被挖除后会导致此处有足够的力支撑剩余山体的外扩，山体的作用力一方面会造成力学失稳造成边坡坍塌，另一方面会给长期后续建造的隧道施加侧向外扩力，久而久之导致隧道护拱等结构出现损伤甚至坍塌风险。本实用新型中，在隧道开挖之前通过纵向和侧向两方面对高陡临界边坡进行了预平衡稳定控制：一方面在隧道进出洞口处山体一侧设置了坡脚支护挡墙，并以坡脚支护挡墙为支撑在洞口上方覆盖土石方层，由此使土石方层在坡脚支挡结构提供的侧向山体方向的支撑平衡力的作用下，向新建隧道施加了阻止山体外扩的反向支撑力，使隧道处的山体形成力学平衡体系，控制洞口边坡滑坍风险；另一方面超前管棚+护拱支护零开挖进洞的预平衡稳定控制方案，进一步起到预先整体稳定洞口高陡临界边坡作用。经过上述预平衡稳定控制，隧道在开挖过程中即使边坡处于临界稳定状态，也能够保持受力平衡体系，不会出现坍塌风险。

作为优选，隧道轮廓线内的掌子面上开设有上下台阶，上台阶比下台阶超前，上下台阶均留有核心土；已开挖的隧道中设置有初期支护，用于承担全部围岩荷载。这种施工方法，使得隧道分部开挖支护施工接近设计要求的平面力学问题，减少对洞口高陡临界边坡的扰动作用，起到辅助稳定洞口高陡临界边坡作用。

作为优选，所述的坡脚支护挡墙采用抗滑挡墙或抗滑桩。

作为优选，所述的超前管棚外缘以2～10°倾角设置，钢管之间的间隔为45～55cm。

作为优选，所述的超前管棚直径为φ108～120mm。

作为优选，所述的初期支护包括钢架支撑以及混凝土层，其中所述的钢架支撑采用工字钢，沿隧道纵向每隔50～80cm间隔布设；所述的混凝土层厚15～30cm，由20～30号混凝土喷射于围岩表面而成。

作为优选，上台阶比下台阶超前1～3m。

作为优选，所述的土石方层上铺设种植土，用于种植绿化植被。

本实用新型相对于现有技术而言，具有以下有益效果：通过在隧道洞口坡脚进行支挡反压实现力学平衡，配合超前管棚+护拱支护零开挖进洞的预平衡稳定控制方案，两者结合进一步起到预先整体稳定洞口高陡临界边坡作用，避免在隧道开挖过程中产生失稳风险。另外，采用短台阶预留核心土近似全断面施工方法，使得隧道的分部开挖支护施工接近平面力学问题，与隧道设计保持一致，在近似全断面的开挖方式下也能够保证隧道的围岩稳定。该方法还避免了初期钢支护中间节点薄弱环节的支护稳定性问题。相比于现有的针对临界稳定围岩隧道开挖的CD/CRD法、多台阶法等，本实用新型能够大大提高施工效率。

附图说明

图1为本实用新型中隧道的立面示意图；

图2为本实用新型中隧道的平面示意图；