本發明涉及隧道工程，具體涉及一種隧道洞口套拱支撐結構及其施工方法。

背景技術：

1、在地下工程中，隧道工程的建設環境復雜，洞口段施工作為隧道施工的重要環節與關鍵工序，通常需要穿越風化程度嚴重、穩定性較差的山體覆蓋層，受構造和風化程度的影響，容易造成邊坡失穩、垮塌等。為確保洞口段的安全穩定，通常會在進洞前采取管棚等超前支護措施。套拱作為設置在管棚起點的重要結構，起固定或支撐作用，其施工工序包括洞口段清表→開挖套拱環形槽→套拱基礎施工→套拱內拱架安裝→孔口管定位固定→模板安裝→套拱混凝土澆筑→養護拆模。待套拱混凝土達到一定強度后，方可為洞口段的施工提供必要的支撐。

2、然而實際工程中，隧道洞口段常會受到一些客觀因素制約，例如洞口段地質條件較差，且需穿越現有公路、鐵路。此時如果按照常規的施工方案，使套拱坐落于穩定的基巖上，勢必會造成洞口邊仰坡開挖支護工程量較大，防護不當將會造成邊坡失穩、垮塌；且受洞口段上方現有公路、鐵路限制，可能不具備邊仰坡開挖的條件。因此，有必要設計一種隧道洞口套拱支撐結構施工方法以解決此種情況下存在的問題。

技術實現思路

1、本發明所要解決的技術問題是，針對地質條件較差的隧道洞口套拱安裝及施工不便，本發明提供一種能減小洞口邊仰坡開挖支護工程量的隧道洞口套拱支撐結構及其施工方法。

2、為解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案：

3、一種隧道洞口套拱支撐結構，包括安裝在隧道洞口段的套拱，其結構特點在于：

4、所述隧道洞口段的邊坡內布置多個混凝土灌注樁，各所述混凝土灌注樁的下部分別伸入隧道洞口段邊坡的基巖內，所述套拱的兩端分別坐落在相應的所述混凝土灌注樁上，所述混凝土灌注樁內部設置有鋼筋籠，所述鋼筋籠包括若干根豎直設置并呈環形分布的主筋、套設在所述主筋外周的螺旋筋、分布在所述主筋圍設形成的環形內的箍筋，且所述主筋與所述螺旋筋焊接成一體，所述螺旋筋與所述箍筋焊接成一體。

5、本發明將套拱坐落在混凝土灌注樁上，且所述混凝土灌注樁的下部伸入隧道洞口段邊坡的基巖內，所述混凝土灌注樁的鋼筋籠采用如上的特殊結構，從而避免了按傳統方法將套拱直接坐落于基巖上，不僅保證了套拱在地質條件較差的隧道邊坡的安裝穩定性，還減小了套拱環形槽開挖深度，進而降低了隧道洞口段邊坡仰坡開挖高度，減少了洞口段開挖支護工程量，同時混凝土灌注樁的設置為坡腳提供了一定支撐。

6、優選地，所述箍筋呈正三角形分布在所述主筋內側，且所述箍筋的內側安裝聲測管。本發明箍筋采用正三角形，不僅提高了其安裝穩定性，進而提高了螺旋筋及鋼筋籠的結構穩定性，而且方便了聲測管的安裝。

7、優選地，所述鋼筋籠的主筋底部向內彎曲，以方便鋼筋籠下放。

8、優選地，所述鋼筋籠的四周均勻布置定位筋，且所述定位筋與所述主筋焊接成一體。定位筋的設置方便了鋼筋籠在樁孔內的定位。

9、優選地，所述鋼筋籠上沿軸向布置若干加強筋，且所述加強筋與所述主筋焊接連接。加強筋的設置提高了鋼筋籠的結構強度。

10、優選地，所述套拱的內部沿隧道軸線方向設置有若干導向管，所述導向管內鋪設管棚用鋼花管。導向管主要用于固定和控制鋼花管。管棚施工前先施作套拱，將導向管固定在套拱內，導向管安裝時應預留上臺量及控制鋼花管仰角，確保鋼花管的孔口孔向正確。鋼花管呈環形設置，并環繞隧道頂拱輪廓形成殼式結構，可有效支撐上方圍巖；另外鋼花管可用于注漿，漿液經管壁孔壓入圍巖裂隙中，使巖體固結，增強圍巖承載能力。

11、優選地，所述導向管的內側沿隧道環向設置有若干根分節拼接安裝的工字鋼，相鄰工字鋼之間采用縱向連接筋連接，所述導向管的外側沿隧道軸向設置若干縱向鋼筋，沿隧道環向設置若干環向鋼筋，縱向鋼筋與環向鋼筋交叉點綁扎成一體。

12、基于同一發明構思，本發明還提供了一種所述隧道洞口套拱支撐結構的施工方法，其包括下列步驟：

13、步驟一、隧道洞口段表土、危巖清理，開挖套拱環形槽，并在套拱環形槽端部繼續向下開挖至混凝土灌注樁的頂高程位置；

14、步驟二、混凝土灌注樁的樁位放樣，確定混凝土灌注樁的位置，構筑鉆機平臺，埋設護筒，鉆機就位；

15、步驟三、在樁孔位置設置泥漿池，鉆孔開始時先行空鉆以加強孔口的護壁固孔作用，等樁孔內造漿達到設計要求后，再開始鉆進；

16、步驟四、當鉆孔達到預定深度時將鉆頭提升0.3m～0.5m，采用換漿法清孔，清孔結束后對樁的成孔質量和沉淀層的厚度進行全面檢查；

17、步驟五、將混凝土灌注樁的鋼筋籠緩慢下放至樁孔內固定；

18、步驟六、在樁孔內灌注混凝土形成混凝土灌注樁，之后起拔護筒；

19、步驟七、待混凝土灌注樁達到一定強度后，在套拱環形槽內成型套拱，并完成超前管棚的鉆孔和注漿施工。

20、與現有技術相比，本發明的有益效果是：

21、1)本發明將套拱坐落在混凝土灌注樁上，所述混凝土灌注樁的下部伸入隧道洞口段邊坡的基巖內，且所述混凝土灌注樁內采用特殊結構的鋼筋籠，從而避免了按傳統方法將套拱坐落于基巖上，不僅保證了套拱安裝穩定性，還減小了套拱環形槽開挖深度，進而降低了隧道洞口段邊坡仰坡開挖高度，同時混凝土灌注樁的設置又為坡腳提供了一定支撐。

22、2)本發明克服了隧道洞口段需設置套拱、但存在限制因素不具備邊仰坡開挖條件的難題，減少了洞口段開挖支護工程量，施工技術簡單可靠，具有一定的經濟效益。

技術特征：

1.一種隧道洞口套拱支撐結構，包括安裝在隧道洞口段的套拱，其特征在于：

2.根據權利要求1所述的隧道洞口套拱支撐結構，其特征在于，所述箍筋呈正三角形分布在所述主筋內側，且所述箍筋的內側安裝聲測管。

3.根據權利要求1所述的隧道洞口套拱支撐結構，其特征在于，所述鋼筋籠的主筋底部向內彎曲。

4.根據權利要求1所述的隧道洞口套拱支撐結構，其特征在于，所述鋼筋籠的四周均勻布置定位筋，且所述定位筋與所述主筋焊接成一體。

5.根據權利要求1所述的隧道洞口套拱支撐結構，其特征在于，所述鋼筋籠上沿軸向布置若干加強筋，且所述加強筋與所述主筋焊接連接。

6.根據權利要求1所述的隧道洞口套拱支撐結構，其特征在于，所述套拱的內部沿隧道軸線方向設置有若干導向管，所述導向管內鋪設管棚用鋼花管。

7.根據權利要求6所述的隧道洞口套拱支撐結構，其特征在于，所述導向管的內側沿隧道環向設置有若干根分節拼接安裝的工字鋼，相鄰工字鋼之間采用縱向連接筋連接，所述導向管的外側沿隧道軸向設置若干縱向鋼筋，沿隧道環向設置若干環向鋼筋，縱向鋼筋與環向鋼筋交叉點綁扎成一體。

8.一種權利要求1－7中任一項所述隧道洞口套拱支撐結構的施工方法，其特征在于，包括下列步驟：

技術總結
本發明公開了一種隧道洞口套拱支撐結構及其施工方法。所述套拱支撐結構包括套拱，所述套拱的兩端坐落在混凝土灌注樁上，所述混凝土灌注樁豎直布置在隧道洞口段的邊坡內。施工時，先施工套拱環形槽，再在套拱環形槽的兩端施工混凝土灌注樁。本發明不僅保證了套拱的安裝穩定性，還減小了套拱環形槽開挖深度，進而降低了隧道洞口段邊坡仰坡開挖高度，減少了洞口段開挖支護工程量，同時混凝土灌注樁的設置又為坡腳提供了一定支撐。

技術研發人員：鄭聰聰,楊文,許衛,馮升華,白少奮
受保護的技術使用者：中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/6