隧道零開挖進洞的半裝配式獨立套拱結構及其施工方法，包括洞口基礎、槽鋼架、套拱內環和套拱外環，槽鋼架固定連接在洞口基礎上，套拱內環固定安裝在槽鋼架上，套拱外環澆設在套拱內環的外側，套拱內環包括基礎套環和拼接套環，基礎套環固定安裝在洞口基礎上，通過基礎套環對槽鋼架進行定位安裝，以槽鋼架為依托，將拼接套環固定安裝在基礎套環上，在施工前，對本獨立套拱結構的各個部件進行預制，預制的內環的分段重量較小，便于吊裝施工；管棚導向管的布置更加靈活方便，內環分段的預制過程中不用考慮其環向長度對管棚導向管的位置的影響；套拱外環采用現場噴射混凝土施工工藝，該施工方法所形成的獨立套拱的整體性、穩定性和防水性能好。
【技術實現步驟摘要】
隧道零開挖進洞的半裝配式獨立套拱結構及其施工方法
本專利技術屬于隧道套拱施工領域，具體涉及隧道零開挖進洞的半裝配式獨立套拱結構及其施工方法。
技術介紹
隨著“兩山”理論實踐的深化，環保理念的增強，公路隧道施工中越來越多地采用“零開挖”進洞的工藝。該工藝可以最小程度地破壞植被，滿足隧道“早進晚出”的施工原則，達到環保、美觀、安全的效果。但在低緩坡地形條件下，特別是坡腳高度低于套拱頂部高度時，常規進洞施工一般需要先開挖坡體，形成一定高度的仰坡并加固后，再緊貼坡面施工套拱和管棚，當洞口位于村中時，村民對坡體開挖形成的各種擾動極為關注，容易形成群體事件。因此在這種復雜環境和低緩坡地形條件下，需要采用一種零開挖進洞的施工方法。為了解決低緩坡地形和坡腳高度低于套拱頂部時，套拱不能完全貼住坡面的問題，該施工方法采用獨立式套拱，無需將坡體開挖成一定高度的仰坡并加固后再施工套拱，從原理上可以實現零開挖進洞。獨立式套拱與坡體間存在空檔段，普通管棚形成了“明管棚”，在空檔段澆筑混凝土后，形成預構暗洞。預構暗洞由外層混凝土和內部的鋼拱架混凝土構成。預構暗洞將獨立式套拱與坡體形成整體，既提高了套拱的穩定性，也對坡體形成支撐；同時通過管棚注漿加固坡體，進一步提高坡體穩定性，可以實現在淺埋、偏壓、小凈距條件下安全進洞，無需將坡體開挖形成足夠高度的仰坡再進洞，實現零開挖進洞。該施工方法中的獨立式套拱為現場澆筑混凝土結構，需要預先制作混凝土模板，放置管棚導向管，澆筑混凝土和養護作業等主要工序，占用較多的人工和工時，而且施工過程中產生的噪音和粉塵對施工現場周圍的居民生活造成不利影響，經常會發生投訴、索賠等問題。
技術實現思路
針對以上不足，本專利技術所要解決的技術問題是提供一種隧道零開挖進洞的半裝配式獨立套拱結構及其施工方法，解決隧道工程快速進洞的施工問題，達到提高施工效率、降低生產成本、減小對周邊環境的負面影響的目的。為解決以上技術問題，本專利技術采用的技術方案是，隧道零開挖進洞的半裝配式獨立套拱結構，包括洞口基礎、槽鋼架、套拱內環和套拱外環，槽鋼架固定連接在洞口基礎上，套拱內環固定安裝在槽鋼架上，套拱外環澆設在套拱內環的外側，套拱內環包括基礎套環和拼接套環，基礎套環固定安裝在洞口基礎上，拼接套環固定安裝在基礎套環上。進一步的，拼接套環包括多個套環單元，套環單元內挖設有連接孔，相鄰的套環單元之間通過連接孔固定連接，對應的，基礎套環內挖設有基礎連接孔，基礎連接孔與套環單元上的連接孔相適配。進一步的，連接孔包括前端套環連接孔和后端套環連接孔，前端套環連接孔和后端套環連接孔分別布設于拼接套環的兩側端部，相鄰套環單元間的前端套環連接孔、后端套環連接孔相互首尾連接。進一步的，套拱內環的外側固定均勻布設有管棚導向管，套拱外環澆筑在管棚導向管的外側。進一步的，槽鋼架包括相對布設的兩榀弧形槽鋼和槽鋼連接件，相對布設的兩榀弧形槽鋼之間設有槽鋼架間隙，槽鋼連接件將兩榀相對的弧形槽鋼固定連接。進一步的，槽鋼連接件包括上部連接件和下部連接件，上部連接件固定連接在相鄰的弧形槽鋼內，下部連接件固定連接在弧形槽鋼的下端面上。進一步的，上部連接件的上端面與弧形槽鋼的上端面處于同一平面內。進一步的，槽鋼架間隙內固定連接有交叉支撐，交叉支撐包括相互交叉的第一支撐桿和第二支撐桿，第一支撐桿、第二支撐桿的兩端分別與兩榀相對的弧形槽鋼固定連接，第一支撐桿與第二支撐桿的交叉處固定連接。進一步的，基礎套環、套環單元的上端面上固定連接有吊耳。上述隧道零開挖進洞的半裝配式獨立套拱結構的施工方法，包括以下步驟，(a)將基礎套環固定至洞口基礎內；(b)在洞口基礎上安裝弧形槽鋼，弧形槽鋼的外表面與先前埋入的洞口基礎的基礎套環內表面貼合；(c)將槽鋼連接件、交叉支撐與弧形槽焊接或者用結構膠相互連接，最終組成槽鋼架的整體結構；(d)以鋼拱架作為定位、導向和安裝平臺裝配套環單元；(e)通過螺栓將相鄰的套環單元連接處和套環單元、基礎套環連接處進行固定連接；(f)在裝配完成的套拱內環外側按照設計要求布設管棚導向管；(g)在套拱內環的外側噴射混凝土構筑獨立套拱外環；(h)拆除槽鋼架，獨立套拱結構施工完畢。本專利技術的有益效果是，在施工前，對本獨立套拱結構的各個部件進行預制，預制的內環的分段重量較小，便于吊裝施工；管棚導向管的布置更加靈活方便，內環分段的預制過程中不用考慮其環向長度對管棚導向管的位置的影響；套拱外環采用現場噴射混凝土施工工藝，該施工方法所形成的獨立套拱的整體性、穩定性和防水性能好。附圖說明圖1是獨立套拱結構的結構示意圖。圖2是套拱內環的結構示意圖。圖3是槽鋼架的正視圖。圖4是槽鋼架的半剖視圖。圖5是獨立套拱結構的施工步驟圖。附圖標記：洞口基礎1，槽鋼架2，套拱內環3，套拱外環4，基礎套環5，拼接套環6，套環單元7，連接孔8，基礎連接孔9，前端套環連接孔10，后端套環連接孔11，連接螺栓12，管棚導向管13，弧形槽鋼14，槽鋼連接件15，槽鋼架間隙16，上部連接件17，下部連接件18，交叉支撐19，第一支撐桿20，第二支撐桿21，吊耳22。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術進行進一步描述。隧道零開挖進洞的半裝配式獨立套拱結構，包括洞口基礎1、槽鋼架2、套拱內環3和套拱外環4，槽鋼架2固定連接在洞口基礎1上，套拱內環3固定安裝在槽鋼架2上，套拱外環4澆設在套拱內環3的外側，套拱內環3包括基礎套環5和拼接套環6，基礎套環5固定安裝在洞口基礎1上，通過基礎套環5對槽鋼架2進行定位安裝，以槽鋼架2為依托，將拼接套環6固定安裝在基礎套環5上，形成獨立套拱內環3，在施工前，對本獨立套拱結構的各個部件進行預制，預制的內環的分段重量較小，便于吊裝施工；管棚導向管的布置更加靈活方便，內環分段的預制過程中不用考慮其環向長度對管棚導向管的位置的影響；套拱外環采用現場噴射混凝土施工工藝，該施工方法所形成的獨立套拱的整體性、穩定性和防水性能好。拼接套環6包括多個套環單元7，套環單元7內挖設有連接孔8，相鄰的套環單元7之間通過連接孔8固定連接，對應的，基礎套環5內挖設有基礎連接孔9，基礎連接孔9與套環單元7上的連接孔8相適配，裝配式的套拱內環3可以有效提高套拱內環3的安裝效率，并且其他工種的施工作業也不會因為外環混凝土施工和養護而受到影響，能夠提高施工效率。連接孔8包括前端套環連接孔10和后端套環連接孔11，前端套環連接孔10和后端套環連接孔11分別布設于套環單元7的兩側端部，相鄰套環單元7間的前端套環連接孔10、后端套環連接孔11相互首尾連接，在相互連接的前端套環連接孔10、后端套環連接孔11內穿設連接螺栓12，從而便于將套環單元7進行相互連接。在一些優選的方式中，前端套環連接孔10、后端套環連接孔11、基礎連接孔9均呈半圓弧形，拼合后形成完整的圓弧形，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.隧道零開挖進洞的半裝配式獨立套拱結構，其特征在于，包括洞口基礎(1)、槽鋼架(2)、套拱內環(3)和套拱外環(4)，槽鋼架(2)固定連接在洞口基礎(1)上，套拱內環(3)固定安裝在槽鋼架(2)上，套拱外環(4)澆設在套拱內環(3)的外側，套拱內環(3)包括基礎套環(5)和拼接套環(6)，基礎套環(5)固定安裝在洞口基礎(1)上，拼接套環(6)固定安裝在基礎套環(5)上。/n
【技術特征摘要】
1.隧道零開挖進洞的半裝配式獨立套拱結構，其特征在于，包括洞口基礎(1)、槽鋼架(2)、套拱內環(3)和套拱外環(4)，槽鋼架(2)固定連接在洞口基礎(1)上，套拱內環(3)固定安裝在槽鋼架(2)上，套拱外環(4)澆設在套拱內環(3)的外側，套拱內環(3)包括基礎套環(5)和拼接套環(6)，基礎套環(5)固定安裝在洞口基礎(1)上，拼接套環(6)固定安裝在基礎套環(5)上。
2.根據權利要求1所述的隧道零開挖進洞的半裝配式獨立套拱結構，其特征在于，拼接套環(6)包括多個套環單元(7)，套環單元(7)內挖設有連接孔(8)，相鄰的套環單元(7)之間通過連接孔(8)固定連接，對應的，基礎套環(5)內挖設有基礎連接孔(9)，基礎連接孔(9)與套環單元(7)上的連接孔(8)相適配。
3.根據權利要求2所述的隧道零開挖進洞的半裝配式獨立套拱結構，其特征在于，連接孔(8)包括前端套環連接孔(10)和后端套環連接孔(11)，前端套環連接孔(10)、后端套環連接孔(11)分別布設于套環單元(7)的兩側端部，相鄰套環單元(7)間的前端套環連接孔(10)、后端套環連接孔(11)相互首尾連接。
4.根據權利要求1所述的隧道零開挖進洞的半裝配式獨立套拱結構，其特征在于，套拱內環(3)的外側固定均勻布設有管棚導向管(13)，套拱外環(4)澆筑在管棚導向管(13)的外側。
5.根據權利要求1所述的隧道零開挖進洞的半裝配式獨立套拱結構，其特征在于，槽鋼架(2)包括相對布設的兩榀弧形槽鋼(14)和槽鋼連接件(15)，相對布設的兩榀弧形槽鋼(14)之間設有槽鋼架間隙(16)，槽鋼連接件(15)將兩榀相對的弧形槽鋼(14)固定連接。
6.根據權利要求5所述的隧道零...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉偉，劉錄剛，諸葛永強，于超，賈少偉，屠張鋒，馮鑫，李林峰，朱昭凱，
申請(專利權)人：浙江交工集團股份有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江;33
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