[发明专利]一种用于隧道洞口支护的多级套拱结构、管棚套拱结构及其施工方法

说明书

本发明公开了一种用于隧道洞口支护的多级套拱结构，包括沿山坡面设置的多个套拱，多个所述套拱相邻排布，且多级套拱结构的下部呈阶梯状排布，多级套拱结构中均开设有多个用于装设管棚钢管的孔口管。本发明还提供一种用于隧道洞口支护的管棚套拱结构，包括上述的多级套拱结构与管棚钢管，所述管棚钢管插设于所述孔口管中与套拱连接成一整体。本发明还相应提供一种上述管棚套拱结构的施工方法。本发明的多级套拱结构无需将明暗交界处以外的部分全部挖除，只需要在各套拱的脚部少量开设施工槽，对原山体边坡扰动较少，开挖量少，临空面小，隧道在管棚套拱结构提前介入的强支护下施工，更加安全环保。

技术领域

本发明属于隧道施工领域，尤其涉及一种套拱结构、管棚套拱结构及其施工方法。

背景技术

近年来，隧道工程建设日益增多，隧道开挖方法越来越受到重视，各种隧道开挖方法也应运而生，而隧道洞口作为工程的咽喉，该段建设尤其需要研究。针对软质岩土层、崩塌体等不良地质，隧道洞口部位岩土层比较破碎松散，极易形成滑坡、坍塌等。洞口段施工通常先设置管棚套拱，然后进行暗挖施工。

传统管棚设置在明暗交界处，根据一般规定，明暗交界处为洞顶覆土大于1.5m处。明暗交界处以外的部分，岩土体需全部开挖，隧道边坡和仰坡经常形成多级边坡，临空面和开挖量大，因而隧道洞口成为施工风险最大的地方，既不经济又不安全。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种开挖量少、临空面小的用于隧道洞口支护的多级套拱结构、管棚套拱结构及其施工方法。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于隧道洞口支护的多级套拱结构，包括沿山坡面设置的多个套拱(至少两个套拱)，多个所述套拱相邻排布，且多级套拱结构的下部呈阶梯状排布，多级套拱结构中开设有多个用于装设管棚钢管的孔口管。

上述多级套拱结构中，优选的，多个所述套拱的顶部位于同一水平面。

上述多级套拱结构中，优选的，隧道洞口最外侧套拱的底部与道路地面线平齐，其余套拱的底部沿山坡面逐渐升高。

本发明中，隧道洞口最内侧套拱起点位于多级套拱结构靠山体侧上檐与山体平齐的位置，最外侧套拱基础高度与明洞基础一致，其余套拱位置、高度与数量依据山体的地形地质条件与施工需求而定。隧道洞口最内侧套拱顶部可为零覆土，或有较小厚度的覆土。

上述多级套拱结构中，优选的，相邻所述套拱中的孔口管一一对应且相互连通。由于本发明中的多级套拱结构由多个套拱组合而成，施工过程中需要保证各套拱中的孔口管相互连通，以便于后续插入管棚钢管。

上述多级套拱结构中，优选的，每一个套拱均包括工字钢骨架，所述孔口管通过固定钢筋与工字钢骨架固接成一整体。在工字钢骨架上浇筑混凝土后即可形成套拱，用于支撑固定管棚钢管。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种用于隧道洞口支护的管棚套拱结构，包括上述的多级套拱结构与管棚钢管，所述管棚钢管插设于所述孔口管中与套拱连接成一整体。本发明的管棚套拱结构适用于软质岩土层段等地理条件的隧道施工，管棚套拱可以为隧道施工提供超前支护，保证隧道施工的安全。

上述管棚套拱结构中，优选的，所述管棚钢管包括有孔钢花管与无孔钢管，所述有孔钢花管与无孔钢管交替排布。在实际操作过程中，应先打有孔钢花管，注浆后再打无孔钢管，无孔钢管可以作为检查管，检查注浆质量。钻机立轴方向必须准确控制，以保证孔口的孔向正确，每钻完一孔便顶进一根管棚钢管，钻进中应经常采用测斜仪量测钻杆钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求，及时纠正。

上述管棚套拱结构中，优选的，隧道内路基为直线时，控制管棚钢管平行于路基中轴线，隧道内路基为曲线时，控制管棚钢管的起点至管棚钢管与路基中轴线的交点的距离k为管棚钢管总长的0.828倍。上述设定是为了尽可能的减少管棚钢管侵入开挖轮廓线。