[發明專利]黃土地區大跨小凈距非對稱斷面隧道支護結構及施工方法

在審

• 申請號: 201910717144.1
• 申請日: 2019-08-05
• 公開（公告）號: CN110318772A
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 宋戰平;張玉偉;李戈;衛守峰;成濤;劉朝鵬;張闖;趙輝;郭巍;王志鵬;張登飛;劉乃飛;田松;李玉龍;方有峰;白周平
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學;中鐵建大橋工程局集團第五工程有限公司;中鐵北京工程局集團第一工程有限公司
• 主分類號: E21D9/14
• 分類號: E21D9/14;E21D11/10;E21D11/15;E21D11/28;E21D19/04
• 代理公司: 西安研創天下知識產權代理事務所(普通合伙) 61239
• 代理人: 白志杰

本發明公開了黃土地區大跨小凈距非對稱斷面隧道支護結構及施工方法，大斷面支護結構包括超前夯管帷幕預支護、初期支護與二次襯砌結構，小斷面支護結構包括超前注漿支護、第一層初期支護、第二層初期支護與二次襯砌結構，圍巖采用地表注漿加固和側壁拱形支護，能夠有效的控制變形、確保施工與運營安全。本發明采用“先開挖大斷面后開挖小斷面”的施工順序，大斷面采用雙側壁導坑法開挖，小斷面采用兩臺階法進行開挖。選取合理的開挖順序及支護結構，確保隧道開挖過程圍巖的穩定，盡量減少對圍巖的擾動，大大縮短了施工工期和工程造價，創造了顯著的經濟效益。

技術領域

本發明涉及隧道施工領域，尤其涉及黃土地區大跨小凈距非對稱斷面隧道支護結構及施工方法。

背景技術

黃土是一種特殊土，富含孔隙并且節理發達，受水浸引起孔隙結構改變，從而具有其濕陷特性，國際上圍繞黃土濕陷特性的相關研究也行之有年。陜西省為典型黃土分布區域，在黃土中進行隧道開挖面臨著眾多風險和挑戰，其中包括濕陷特性引起的地層大變形，以及地下水滲流所誘發的地層侵蝕，嚴重沖擊著隧道施工和周圍環境的安全。近年來，隧道網絡隨著國家基建項目的建設而快速拓展，我國西北地區隧道施工除了需要克服黃土的突變性狀外，還面臨著更多施工條件的嚴峻限制，包括大跨度、小間距和斷面非對稱。上述這些條件因為其地域性、特殊性，顯少見到國外文獻報道，國內也少有相關的深入研究。

如何確保大跨小凈距非對稱斷面黃土隧道施工和周邊環境的安全至關重要。隧道施工的沉降控制除了和黃土力學性狀緊密相關外，還與開挖方式、支護系統的選擇相關。在都市化發展過程中土地利用的限制，大跨小間距非對稱斷面隧道的設計方案已經無法避免，左、右線隧道屬于典型非對稱斷面，在國內黃土地區尚屬少見，圍巖應力分布極復雜，并且雙孔隧道間的中間巖柱寬度較小，圍巖應力狀態不同于單一隧道開挖，一般會出現應力疊加的現象，且大跨度的施工如支護時機控制不當極易造成地表劇烈沉降，沖擊周邊環境的安全。上述原因大幅增加隧道的施工難度，所以選取合理的開挖順序和施工參數對本工程至關重要。由于黃土隧道特有的不良地質現象開挖過程中支護體系易出現變形，使隧道工程存在較大的風險，如果采取的支護工藝不合理，很容易在施工中出現塌方的狀況，威脅工作人員的生命安全。根據黃土隧道的變形特征，在保障施工與運營安全前提下采用何種施工方法及支護結構最具經濟性，是首先需要解決的問題。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明旨在提供一種黃土地區大跨小凈距非對稱斷面隧道的支護結構及施工方法，大斷面采用超前夯管帷幕預支護、初期支護和二次襯砌結構，小斷面采用超前注漿支護、第一層初期支護、第二層初期支護與二次襯砌結構，按照“先開挖大斷面后開挖小斷面”的施工順序，解決大跨小凈距非對稱斷面黃土隧道施工關鍵工程問題。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

黃土地區大跨小凈距非對稱斷面隧道支護結構，其特征在于：包括支護結構一、支護結構二、支護結構三；

所述支護結構一是對大斷面和小斷面之間的圍巖設置的支護結構，包括在圍巖上表面進行的地表注漿加固；

所述支護結構二是對大斷面設置的支護結構，包括設置在大斷面內表面上的超前夯管帷幕預支護，所述超前夯管帷幕預支護內表面上覆蓋有初期支護，所述初期支護上設置有多個鎖腳錨管；所述大斷面通過雙側壁導坑法分隔成六個區域，分別為左上區域、左下區域、中上區域、中下區域、右上區域和右下區域，相鄰的兩個區域之間均設置有中隔墻；所述大斷面施工成環后，在拱墻處還設置有二次襯砌；

所述支護結構三是對小斷面設置的支護結構，包括設置在小斷面內表面的超前小導管支護，所述超前小導管支護內表面上覆蓋有初期支護和第二層初期支護，所述初期支護和第二層初期支護上也設置有多個鎖腳錨管；所述小斷面施工成環后，在拱墻處也設置有二次襯砌。