【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地下工程的，尤其是涉及深厚细颗粒土覆盖层隧洞洞口段支护结构及其施工方法。
技术介绍
1、随着国家经济的发展，地下空间开发利用越来越受到重视，地下空间开发利用可以实现城市空间拓展，提高土地利用效率，可以拉动建设的科技需求，推动地下工程科技产业转型与技术进步，可以建立完善的地下防灾空间体系，强化国家抵抗灾害和战争的能力，隧洞，也称为隧道，是修建在地下、水下或山体中，用于铺设铁路或修筑公路供机动车辆通行的建筑物。
2、粉土、沙土或黄土的土体的稳定性差、颗粒细而且粘聚力低，在这类地区修建隧洞工程，当这种土层厚度较大时，如果通过开挖方式清除洞口稳定性差的土层，不仅带来高大边坡，影响环境，边坡自身也存在稳定问题，同时粉土、黄土颗粒细腻，灌浆固结浆液加固效果差，传统的管棚、小导管、锚杆等超前加固方案无法对洞顶区域的土体进行有效加固从而形成可承载的支撑拱圈，因此，采用传统的超前支护后进行土洞开挖也存在较大的技术风险。
技术实现思路
1、为了改善上述提到采用传统的超前支护后进行土洞开挖也存在较大的技术风险的问题，本专利技术提供深厚细颗粒土覆盖层隧洞洞口段支护结构及其施工方法。
2、本专利技术提供深厚细颗粒土覆盖层隧洞洞口段支护结构，采用如下的技术方案：
3、深厚细颗粒土覆盖层隧洞洞口段支护结构，包括洞外土层段、洞身土层段、洞身岩层段、岩-土分界线以及地面线，所述洞外土层段的位置处设置有隧洞进口边坡临时和永久支护结构，所述隧洞进口边坡临时支护结构包括型
4、所述洞身土层段的位置处设置有隧洞施工期临时和永久支护结构，所述隧洞施工期临时支护结构包括钢管桩、钢板、型钢拱架和挂网喷混凝土，所述隧洞施工期临时永久结构包括洞身衬砌。
5、通过采用上述技术方案，利用型钢桩和钢板桩对隧洞洞口待开挖形成的边坡进行预支护，避免了土质边坡开挖形成的高边坡，保证了施工期间的安全，永久运行情况下，利用设置的导向墙的外侧和隧洞进口边坡临时支护结构之间设置有回填混凝土以及明洞和隧洞进口边坡临时支护结构之间设置有回填土，从而形成的硬质结构对隧洞洞口边坡处进行永久性挡土支护，保证永久运行安全。
6、可选的，所述型钢桩和钢板桩垂直布置在隧洞进口边坡的两侧，所述型钢桩的外侧设置型钢横向支撑，所述型钢横向支撑通过高强螺栓与型钢桩锚固。
7、通过采用上述技术方案，从而能够对隧洞洞口待开挖形成的边坡进行临时支护，避免了土质边坡开挖形成的高边坡，保证了施工期间的安全。
8、可选的，所述型钢桩的顶部设置有型钢对撑，所述型钢对撑布置在型钢横向支撑上，相邻的所述型钢对撑之间增设有连接杆。
9、通过采用上述技术方案，提高型钢对撑的抗屈服能力。
10、可选的，所述导向墙的外侧埋设有若干个导向管，所述导向管的直径略大于钢管桩的外径，所述导向管和钢管桩的布置间距为30cm～50cm。
11、通过采用上述技术方案，从而能够对隧洞洞口边坡进行永久支护。
12、可选的，所述钢管桩在岩体部分设置有花孔，且花孔内部置入若干根钢筋，所述钢筋的直径为25mm～32mm。
13、通过采用上述技术方案，将钢筋与钢管桩之间进行固结形成整体微型桩体。
14、可选的，所述钢板的长度为1m～2m，所述钢板拼接在钢管桩的外侧。
15、通过采用上述技术方案，形成土体的挡护，解决了粉土、沙土、黄土类细颗粒土灌浆固结效果差，硐室开挖过程中容易出现土体坍塌的问题。
16、可选的，所述型钢拱架的底部设置成横向连接的封闭结构，且型钢拱架两侧的底部均设置垫板，所述型钢拱架的底部横向连接部分浇筑至洞身衬砌内。
17、通过采用上述技术方案，从而降低型钢拱架在受力后出现缩径变形或沉浸变形的情况。
18、可选的，所述导向墙的外侧和隧洞进口边坡临时支护结构之间设置有回填混凝土，所述明洞为底宽加大的混凝土明洞，所述明洞和隧洞进口边坡临时支护结构之间设置有回填土。
19、通过采用上述技术方案，通过回填混凝土和回填土的共同配合，形成的硬质结构对隧洞洞口边坡处进行永久性挡土支护。
20、可选的，所述明洞背离导向墙的一侧对称设置有挡墙，两组所述挡墙之间设置有路面。
21、通过采用上述技术方案，方便衔接内外交通。
22、深厚细颗粒土覆盖层隧洞洞口段支护结构，其施工方法如下：
23、s1、在洞口外部待开挖的u型边线上，打设型钢桩和钢板桩，型钢桩和钢板桩垂直布置，进入开挖地面线以下的深度不小于上部的1/2，即埋入土体内的长度为总桩长的1/3；
24、s2、进行洞外土体槽挖施工，露出洞脸边坡，开挖过程中，根据开挖的深度及时进行型钢加固，型钢桩外侧设置型钢横向支撑，型钢横向支撑采用高强螺栓与型钢桩进行锚固，隧洞进口两侧边坡在挡土高度超过3m的部位，型钢桩顶部设置型钢对撑，型钢对撑布置在型钢横向支撑上，相邻的型钢对撑之间增设连接杆；
25、s3、浇筑洞口导向墙，通过埋设导向管并贴着导向墙的外壁布置，导向墙在施工过程中，如果遇到型钢对撑的影响，将型钢对撑直接浇筑在导向墙的混凝土内；
26、s4、当导向墙内的回填混凝土达到设计强度后，将导向墙洞内部分的型钢对撑切割并清除；
27、s5、沿着导向墙的导向管钻设钻孔，插入钢管桩和钢筋束，灌浆封堵，当土体由于塌孔等原因难以成孔时，采用跟管钻设，跟管之间采用螺纹对接固定，跟管直接作为钢管桩的管体；
28、s6、当钢管桩的砂浆达到设计强度后，在其外侧贴管壁打入钢板，首级钢板的前缘通过切割形成刃口，降低钢板打入的阻力，首次打入的钢板段数根据洞深掌子面的自稳能力确定，可以打入多节钢板；
29、s7、在首次钢板的防护下进行洞身开挖，开挖采用非爆破方式，开挖深度控制在50cm左右，或者一个型钢拱架支护的范围，并保证未开挖部分的钢板足够支撑掌子面稳定或者掌子面坍塌的范围不超越钢板的末端；
30、s8、开挖一段后，进行洞身内的型钢拱架和挂网喷混凝土施工；
31、s9、再次从洞外打入钢板，将土体内原先打入的钢板继续向土体深入推进，循环进行洞身开挖、支护，直至完成整个土层内硐室开挖和支护；
32、s10、进行永久支护施工，包括洞身衬砌、导向墙外侧回填混凝土、明洞及其外侧回填土、挡墙及路面，具体的次序可以根据现场的实际情况进行安排；明洞外侧回填土的过程中，解除型钢桩上的型钢横向支撑和型钢对撑；
33、s11、采用拔桩机将洞外土层段处的所有钢板桩以及采用土体回填的导向墙范围内的型钢桩拔出，方便后期重复利用。
34、综上所述，本专利技术包括以下至少一种有益效果：
35、利用型钢桩和钢板桩对隧洞洞口待开挖形成的边坡进行预支护，逐段推进的钢板对土层进行本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.深厚细颗粒土覆盖层隧洞洞口段支护结构，包括洞外土层段(1)、洞身土层段(2)、洞身岩层段(3)、岩-土分界线(14)以及地面线(19)，其特征在于：所述洞外土层段(1)的位置处设置有隧洞进口边坡临时和永久支护结构，所述隧洞进口边坡临时支护结构包括型钢桩(4)、钢板桩(5)、型钢横向支撑(17)和型钢对撑(21)，所述隧洞进口边坡永久支护结构包括导向墙(6)、挡墙(12)和明洞(13)；
2.根据权利要求1所述的深厚细颗粒土覆盖层隧洞洞口段支护结构，其特征在于：所述型钢桩(4)和钢板桩(5)垂直布置在隧洞进口边坡的两侧，所述型钢桩(4)的外侧设置型钢横向支撑(17)，所述型钢横向支撑(17)通过高强螺栓与型钢桩(4)锚固。
3.根据权利要求1所述的深厚细颗粒土覆盖层隧洞洞口段支护结构，其特征在于：所述型钢桩(4)的顶部设置有型钢对撑(21)，所述型钢对撑(21)布置在型钢横向支撑(17)上，相邻的所述型钢对撑(21)之间增设有连接杆。
4.根据权利要求1所述的深厚细颗粒土覆盖层隧洞洞口段支护结构，其特征在于：所述导向墙(6)的外侧埋设有若干个
5.根据权利要求1所述的深厚细颗粒土覆盖层隧洞洞口段支护结构，其特征在于：所述钢管桩(7)在岩体部分设置有花孔，且花孔内部置入若干根钢筋，所述钢筋的直径为25mm～32mm。
6.根据权利要求1所述的深厚细颗粒土覆盖层隧洞洞口段支护结构，其特征在于：所述钢板(8)的长度为1m～2m，所述钢板(8)拼接在钢管桩(7)的外侧。
7.根据权利要求1所述的深厚细颗粒土覆盖层隧洞洞口段支护结构，其特征在于：所述型钢拱架(9)的底部设置成横向连接的封闭结构，且型钢拱架(9)两侧的底部均设置垫板，所述型钢拱架(9)的底部横向连接部分浇筑至洞身衬砌(11)内。
8.根据权利要求1所述的深厚细颗粒土覆盖层隧洞洞口段支护结构，其特征在于：所述导向墙(6)的外侧和隧洞进口边坡临时支护结构之间设置有回填混凝土(15)，所述明洞(13)为底宽加大的混凝土明洞，所述明洞(13)和隧洞进口边坡临时支护结构之间设置有回填土(16)。
9.根据权利要求1所述的深厚细颗粒土覆盖层隧洞洞口段支护结构，其特征在于：所述明洞(13)背离导向墙(6)的一侧对称设置有挡墙(12)，两组所述挡墙(12)之间设置有路面(20)。
10.根据权利1-9所述的深厚细颗粒土覆盖层隧洞洞口段支护结构，其施工方法如下：
...【技术特征摘要】
1.深厚细颗粒土覆盖层隧洞洞口段支护结构，包括洞外土层段(1)、洞身土层段(2)、洞身岩层段(3)、岩-土分界线(14)以及地面线(19)，其特征在于：所述洞外土层段(1)的位置处设置有隧洞进口边坡临时和永久支护结构，所述隧洞进口边坡临时支护结构包括型钢桩(4)、钢板桩(5)、型钢横向支撑(17)和型钢对撑(21)，所述隧洞进口边坡永久支护结构包括导向墙(6)、挡墙(12)和明洞(13)；
2.根据权利要求1所述的深厚细颗粒土覆盖层隧洞洞口段支护结构，其特征在于：所述型钢桩(4)和钢板桩(5)垂直布置在隧洞进口边坡的两侧，所述型钢桩(4)的外侧设置型钢横向支撑(17)，所述型钢横向支撑(17)通过高强螺栓与型钢桩(4)锚固。
3.根据权利要求1所述的深厚细颗粒土覆盖层隧洞洞口段支护结构，其特征在于：所述型钢桩(4)的顶部设置有型钢对撑(21)，所述型钢对撑(21)布置在型钢横向支撑(17)上，相邻的所述型钢对撑(21)之间增设有连接杆。
4.根据权利要求1所述的深厚细颗粒土覆盖层隧洞洞口段支护结构，其特征在于：所述导向墙(6)的外侧埋设有若干个导向管(18)，所述导向管(18)的直径略大于钢管桩(7)的外径，所述导向管(18)和钢管桩(7)的布置间距为30cm～50cm。
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱安龙，姜忠见，张宇宣，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
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