[實用新型]超大變斷面隧道超前支護結構

有效

• 申請號: 201420797002.3
• 申請日: 2014-12-15
• 公開（公告）號: CN204327118U
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 江勝林;龔彥峰;徐向東;李樹鵬;張俊儒;焦齊柱;隗建波;顏志偉;孫文昊;郭海滿;洪軍;陳利杰
• 申請（專利權）人: 中鐵第四勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: E21D11/10
• 分類號: E21D11/10;E21D21/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 黃行軍

技術領域

本實用新型涉及山嶺隧道施工領域，具體涉及一種超大變斷面隧道超前支護結構。

背景技術

在隧道施工時，如果圍巖完全不能自穩，施工是不可能的。自穩時間與圍巖性質和隧道一次開挖跨度有關，圍巖越差，一次開挖跨度越大，自穩時間越短，以致于開挖后缺少足夠時間進行支護施工。超前支護正是為解決這一問題而發展起來的。根據地質工程環境、隧道開挖斷面及施工工法等條件，超前支護又有多種不同形式，其中包括超前管棚、掌子面噴混凝土(正面噴混凝土)、掌子面錨桿(正面錨桿)、鋼插板超前支護、凍結法、水平高壓旋噴法、預襯砌、超前深孔帷幕注漿等等。對于特別軟弱圍巖中修建跨度達到20～30m的特大跨度隧道，若簡單采用上述某一種超前支護形式，則會由于未考慮不同部位，不同施工工法而出現走極端，要么安全不能保證，要么某些部位過于保守。因此，為了確保超前支護的安全、經濟、有效，有必要優化超前支護形式的交叉使用，非均衡設置各部位支護強度和剛度，有效提高各部超前支護結構利用率，另一方面也為簡化臨時支撐形式，優化開挖工序，加快施工進度提供條件。

實用新型內容

針對上述技術問題，本實用新型提供了一種超大變斷面隧道超前支護結構，確保在特別軟弱圍巖中開挖超大變斷面隧道的安全性，同時減少臨時支撐的使用，增加作業自由度，加快施工進度。

本實用新型提供了一種超大變斷面隧道超前支護結構，包括由待挖掘的主洞的圍巖，待挖掘的主洞拱頂處圍巖沿隧道開挖輪廓線外排列有沿隧道縱向方向布置的兩層高壓水平旋噴樁，兩層旋噴樁之間內嵌有沿隧道縱向方向布置的超前長管棚，待挖掘的主洞的掌子面拱部沿隧道開挖方向設置有多個沿隧道縱向方向布置的高壓水平旋噴樁，待挖掘的主洞的掌子面核心土沿隧道開挖方向設置有多個超前玻纖錨管。

本實用新型還包括位于待挖掘主洞兩側的待挖掘的側洞的圍巖，待挖掘的側洞拱頂處圍巖沿隧道開挖輪廓線外排列有一層沿隧道縱向方向布置的高壓水平旋噴樁，待挖掘的側洞與待挖掘的主洞之間的拱腳處圍巖沿隧道開挖輪廓線外設置有多根沿隧道縱向方向布置的高壓水平旋噴樁。

所述待挖掘的側洞拱頂外側的相鄰高壓水平旋噴樁的咬合處設置有超前小導管。

所述待挖掘的主洞拱頂外側的相鄰高壓水平旋噴樁的咬合處設置有超前小導管。

所述位于待挖掘的主洞掌子面拱部的多個高壓水平旋噴樁沿隧道開挖方向上分為多層，每層高壓水平旋噴樁均為環形布置。

所述位于待挖掘的主洞掌子面核心土的多個超前玻纖錨管沿隧道開挖方向分為多層，相鄰兩層的超前玻纖錨管為錯落設置。

本實用新型聯合使用多種超前支護形式，全方位多部位實施，剛性柔性相結合。本實用新型縱橫向支護體系，軟硬兼施，既充分發揮了各自的結合支護力學特點，又能很好的協同工作，取得良好的整體預支護效果。其中，縱向支護主要以位于待挖掘的主洞拱頂輪廓線外側的剛性超前長管棚為主，其特點是縱向剛度大、具有縱向懸臂梁(縱抬梁)和支護棚架的預支護效應，形成縱向空間效應，為下部開挖創造了洞頂縱向穩定支護體系；橫向支護主要以待挖掘的主洞拱頂輪廓線外側的多層橫向分布的柔性旋噴樁為主，旋噴施作方便、相互咬合成環，從而形成橫向柔性拱，能有效承擔上部壓力并通過大拱座傳遞給周圍巖層，同時能有效阻隔洞頂匯水下滲以防軟化圍巖。本實用新型縱向剛性抄起大管棚和橫向柔性雙層旋噴樁巧妙結合，能有效發揮各自的支護力學特性，也有效克服看單獨支護的受力缺陷，兩者協同工作，剛柔相濟、互為補充，能更好的適應復雜地層環境，形成良好的預支護效果，滿足了復雜受力條件下超大斷面施工開挖的穩定要求。本實用新型在充分考慮大斷面分步施工特點的基礎上，提出了多層次的預支護措施,其中洞口采用了縱橫向剛柔結合的“大管棚+旋噴樁”立體預支護結構；待挖掘的側洞拱頂輪廓線外采用了旋噴樁輔以超前小導管的超前支護方式；待挖掘的主洞施工時拱部的雙層旋噴樁局部補充施作超前小導管；掌子面拱部施水平旋噴樁，掌子面核心土采用玻纖錨管實現超前預加固，充分考慮了后續破除的便利性，有效控制掌子面擠出變形(即沿隧道軸向的縱向位移)。本實用新型實現了整體和局部的有機結合，在不同的空間段和時間段協同工作，一方面加固了圍巖、控制了下步開挖的圍巖變形，同時由于洞頂和掌子面穩定性大大增加，可有效減少臨時支撐的使用，增加開挖自由度，方便大型機械作業，有利于合理加快施工進度。

附圖說明

圖1為本實用新型示意圖

其中，1-待挖掘的主洞，2-待挖掘的側洞，3-旋噴樁，4-長管棚，5-掌子面拱部，6-核心土，7-玻纖錨管。