一种装配式隧道浅埋区段棚洞结构及隧道建造方法

摘要

本发明公开了一种装配式隧道浅埋区段棚洞结构，包括棚洞主体，还包括端墙和导向墙，所述的棚洞主体、端墙和导向墙均为预制件，所述的棚洞主体为一贯穿的通道，所述的端墙、导向墙上分别设置有与通道相配合的第一隧道口和第二隧道口，所述的端墙和导向墙分别装配于棚洞主体的两端。该棚洞结构适用于隧道的浅埋区段，具有装配快速、灵活方便的特点，能很好地适应隧道浅埋区段的施工要求。本发明还公开了使用该棚洞结构的隧道建造方法。

说明书

技术领域

本发明属于道路隧道建设技术领域，具体涉及一种装配式隧道浅埋区段棚洞结构及隧道建造方法。

背景技术

在公路隧道的施工中，洞口段围岩一般比较破碎、地质条件差，应遵循尽量减少对岩体扰动的原则，以提高洞口段岩体和边、仰坡的稳定性。正因如此，就有了隧道建设中“早进洞、晚出洞”的原则，以后“零开挖”的理念，意为适当延长洞口和隧道的长度，尽量避免对山体的大挖大刷，提倡零开挖洞口，让隧道洞口周围的植被得到妥善保护，维护原有的生态地貌。

从目前的建造情况而言，部分隧道洞口往往存在较长覆盖层较薄的浅埋区段，不同进洞方案直接影响着隧道进洞效果。另外，为了降低安全风险、提高工程质量，隧道洞口施工往往需要在降水较少的旱季施工，限制了隧道进洞工期节点，从而影响工程工期。

目前，对于浅埋区段的传统处理方案主要为：1、暗洞方案，即不采用放坡开挖的方法，直接采用台阶法、CRD法等，通过拱部超前支护，再做隧道衬砌。此方案存在浅埋区隧道施工风险高，易导致塌方甚至“冒顶”的问题；2、边坡方案，此方案在洞口会存在较长的高边坡裸露，洞口景观效果差。

现有的洞口段棚洞施工方法一般为：(1)开挖棚洞基础并施作边、仰坡防护；(2)绑扎棚洞底板钢筋，浇筑底板混凝土；(3)布设脚手架，绑扎侧墙钢筋，安装侧墙模板，浇筑侧墙混凝土；(4)安装棚洞顶板模板、绑扎钢筋、浇筑棚洞顶板；(5)棚洞养生完成后拆除模板。这种传统方法施工难度大、施工要求高，而且受到雨季的制约，导致实际施工过程耗时耗力，无法满足现有交通建设的发展要求。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种装配式隧道浅埋区段棚洞结构，该棚洞结构适用于隧道的浅埋区段，具有装配快速、灵活方便的特点，能很好地适应隧道浅埋区段的施工要求。

本发明的第二个目的在于提供使用所述装配式隧道浅埋区段棚洞结构的隧道建造方法。

本发明的第一个目的通过以下技术方案实现：

一种装配式隧道浅埋区段棚洞结构，包括棚洞主体，还包括端墙和导向墙，所述的棚洞主体、端墙和导向墙均为预制件，所述的棚洞主体为一贯穿的通道，所述的端墙、导向墙上分别设置有与通道相配合的第一隧道口和第二隧道口，所述的端墙和导向墙分别装配于棚洞主体的两端。

本发明所述的导向墙既是隧道进洞迎坡面挡土墙，一方面作为支挡结构抵抗仰坡土压力保证仰坡稳定，另一方面作为隧道进洞超前管棚支护的护拱，保证管棚基础的稳固，还可作为管棚导向墙，保证管棚定位准确；所述的端墙为作为棚洞墙式洞门，与棚洞主体装配形成整体结构，并抵抗墙后的土压力。

作为本发明的一种具体实施方式，所述的棚洞主体包括顶部敞开的棚洞洞身，所述棚洞洞身的顶部间隔地设置有多根横向的洞顶横梁，洞顶挡土墙所述沿棚洞洞身的侧壁纵向设置，向上凸出于所述棚洞洞身的顶部和洞顶横梁。

作为本发明的一种具体实施方式，所述端墙的两侧边缘采用倒阶梯式结构。

作为本发明的一种具体实施方式，所述的第二隧道口设置为半圆形，且沿所述第二隧道口的圆弧边设置预留的管棚孔。

作为本发明的一种具体实施方式，所述的洞顶横梁等距设置。

本发明的第二个目的通过以下技术方案实现：

一种使用所述装配式隧道浅埋区段棚洞结构的隧道建造方法，包括以下步骤：

(1)根据建造隧道的目标大小，开挖相应大小的沟槽，施作边坡和仰坡；

(2)将预制的导向墙运送至预定位置，并安装管棚，以进行超前管棚施工；

(3)超前管棚施工完成后，将预制的棚洞洞身运送至预定位置，并与所述的导向墙完成装配；

(4)将洞顶横梁吊装至所述棚洞洞身顶部完成装配，并浇筑装配洞顶挡土墙，完成棚洞主体的装配；

(5)将预制的端墙运送至预定位置，并与棚洞主体完成装配，装配完成后，将所述沟槽回填密实。

作为本发明的一种具体实施方式，在所述(1)的沟槽底部挖出多道行走基槽，并在所述行走基槽中设置行走导轨，通过可沿所述行走导轨运动的行走机构完成对所述导向墙、棚洞洞身和端墙的运送。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明所述的棚洞结构采用预制结构，结构简单且牢固可靠、适应性强，适用于各种不同地理条件下的隧道浅埋区段施工，经济安全、灵活高效。

2、本发明所述的导向墙兼具多种功能，既是隧道进洞迎坡面挡土墙，一方面作为支挡结构抵抗仰坡土压力保证仰坡稳定，另一方面作为隧道进洞超前管棚支护的护拱，保证管棚基础的稳固，还可作为管棚导向墙，保证管棚定位准确。

3、本发明所述的端墙为作为棚洞墙式洞门，与棚洞主体装配形成整体结构，并抵抗墙后的土压力，有效提高棚洞结构的可靠性。

4、本发明所述的施工方法以预制的导向墙、棚洞主体和端墙运动至施工地点并进行现场装配的方法，代替了传统的现场绑扎钢筋并浇筑混凝土的方式，大大降低了施工难度和施工要求，且改变了传统施工方式受到季节制约的局面，有效提高了施工效率、保证了施工质量和施工安全性。

附图说明

以下通过附图对本发明作进一步的说明。

图1隧道洞口棚洞结构装配立体示意图。

图2隧道洞口棚洞结构分解示意图。

图3隧道洞口棚洞结构装配俯视图。

图4棚洞主体结构分解示意图。

图5隧道洞口棚洞结构建造效果正面透视图。

图6隧道建造过程示意图一。

图7隧道建造过程示意图二。

图8隧道建造过程示意图三。

图9隧道建造过程示意图四。

图10隧道建造过程示意图五。

图11行走机构结构示意图。

附图标记：1-端墙；11-第一隧道口；2-棚洞主体；21-棚洞洞身；22-洞顶横梁；23-洞顶挡土墙；24-镂空区；3-导向墙；31-第二隧道口；32-管棚孔；4-端墙；6-管棚导向管；7-隧道内轮廓；8-隧道内边缘；91-边坡；92-行走基槽；93-行走导轨；94-行走装置；95-撑地千斤顶；96-液压千斤顶；97-运输平台。

具体实施方式

以下通过具体的实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

如图1～4所示，装配式隧道浅埋区段棚洞结构包括端墙1、棚洞主体2和导向墙3，三者均为预制件，棚洞主体2为贯穿的通道结构，端墙1上设置有与通道配合的第一隧道口11，端墙1的两侧边缘采用倒阶梯式结构；导向墙3上设置有与通道配合的第二隧道口31，第二隧道口31设置为半圆形，且沿第二隧道口31的圆弧边设置有预留的管棚孔32，端墙1和导向墙3分别设置于棚洞主体2的两端。

棚洞主体2包括顶部敞开的棚洞洞身21，棚洞洞身21的顶部等距地设置有多根横向的洞顶横梁22，洞顶横梁22两两之间的间隔形成镂空区24，洞顶挡土墙23沿棚洞洞身21的侧壁纵向设置，向上凸出于棚洞洞身21的顶部和洞顶横梁22。

实施例2

如图5～10所示，使用本发明所述装配式隧道浅埋区段棚洞结构的隧道建造方法步骤如下：

(1)根据实际需要的建造隧道的大小要求，开挖沟槽，施作仰坡，两侧施作边坡91，在开挖形成的槽底挖出多道行走基槽92，行走基槽92中设置行走轨道93。

(2)通过行走机构的行走装置94将导向墙3沿行走轨道93运送至预定位置，并通过导向墙3上预留的管棚孔32安装管棚，以进行超前管棚施工。

(3)完成超前管棚施工后，通过行走机构的行走装置94沿行走轨道93将棚洞洞身21运送至预定位置，并与导向墙3完成装配。

(4)将洞顶横梁22吊至棚洞洞身21的顶部完成装配，并浇筑洞顶挡土墙23。

(5)通过行走机构的行走装置94沿行走轨道93将端墙1运送至预定位置，并与棚洞主体2完成装配；装配完成后，将沟槽和边坡91的空间回填密实，依隧道内轮廓7浇筑混凝土，并根据实际设计要求形成隧道内边缘8，完成隧道浅埋区段的建造。

本发明所述的行走机构如图11所示，包括行走装置94、撑地千斤顶95、液压千斤顶96和运输平台97。多个行走装置94可来回运动地设置于行走导轨93上，液压千斤顶96设置于行走装置94的顶部，对运输平台97起承托和支撑作用，撑地千斤顶95设置于行走导轨93和运输平台97之间起支撑作用。将待运送的预制件放置于运输平台97上，通过行走装置94的运动带动运输平台97的运动，从而实现预制件的运送。

需要指出的是，上述实施例仅是对本发明的进一步说明，而不是限制，本领域技术人员在与本发明技术方案的相当的含义和范围内的任何调整或改变，都应认为是包括在本发明的保护范围内。