[發明專利]一種適用于雙連拱隧道的三層支護結構及施工方法

有效

• 申請號: 201910865984.2
• 申請日: 2019-09-12
• 公開（公告）號: CN110630283B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 薛翊國;公惠民;高海東;李剛;郭彥兵;冀大禹;高鵬;王曉峰
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21D11/10;E21D11/15;E21D11/20;E21D15/02;E21D9/14;E21D9/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發明公開了一種適用于雙連拱隧道的三層支護結構及施工方法，包括由兩個隧道拱形截面外層向隧道拱形截面內層依次設置的超前支護、初次支護、二次支護、三次支護、“卄”字形臨時支撐和位于兩個隧道之間的中隔墻導洞支護體系；本發明將雙連拱隧道的斷面分成多個導洞單獨開挖支護，將大跨變成小跨，提高了雙連拱隧道施工過程的穩定性和安全性，通過采用豎直的導坑側壁臨時支撐形式，改善了施工機械的作業空間，提高了雙連拱隧道的施工效率。

技術領域

本發明涉及雙連拱隧道施工技術領域，尤其涉及一種適用于雙連拱隧道的三層支護結構及施工方法。

背景技術

隨著國內經濟建設的高速發展，由于城市基建工程增多、地形障礙限制和環境保護等多方面問題，雙連拱隧道因其具有節約土地資源、線形流暢、外型美觀、可以克服地形障礙等多種優點，成為近年來在城市隧道工程中常被采用的隧道形式之一。

發明人發現雙連拱隧道工程往往兼具開挖跨度較大，隧道埋深較淺，工程地質條件復雜以及大斷面分部開挖造成的斷面支護閉合時間長等特點，因此在雙連拱隧道施工中若采用傳統的雙層復合式襯砌支護結構，則容易出現圍巖變形大、變形速率快、變形持續時間長、地表沉降過大、支護結構承載力不足、初支侵限等問題，其次，傳統的雙層復合式襯砌在圍巖應力得不到有效釋放的情況下容易出現二襯開裂等問題，施工風險較高，威脅到雙連拱隧道施工及運營安全。再次，雙連拱隧道斷面與普通單拱隧道相比具有形式特殊、斷面跨度大、開挖步序繁瑣的特殊性。

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提出了一種適用于雙連拱隧道的三層支護結構及施工方法，本發明能夠在雙連拱隧道施工過程中充分發揮圍巖自承能力的同時保證雙連拱隧道結構承載能力，控制后期隧道襯砌質量，有效防止隧道襯砌開裂等問題，并將隧道圍巖變形控制在環境條件允許的范圍內，降低雙連拱隧道施工風險，保證隧道施工安全。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種適用于雙連拱隧道的三層支護結構，包括由兩個隧道拱形截面外層向隧道拱形截面內層依次設置的超前支護、初次支護、二次支護、三次支護、“卄”字形臨時支撐和位于兩個隧道之間的中隔墻導洞支護體系；

所述的初次支護包括沿隧道拱形截面外層到隧道內層依次設置的是第一鋼拱架、第一鋼筋網、第一噴射混凝土，且在第一鋼拱架的徑向方向上設有鋼花管和第一鎖腳鋼花管；

所述的二次支護包括沿隧道拱形截面外層到隧道內層依次設置的第二鋼拱架、第二鋼筋網和第二噴射混凝土；

所述的三次支護的材料為鋼筋混凝土，所述的三次支護與二次支護之間設置復合防水層；

所述的“卄”字形臨時支撐設置在隧道內，由豎向的導坑側壁臨時支撐、臨時橫向支撐和第二鎖腳鋼花管組成，臨時橫向支撐靠近中隔墻的一端與中隔墻進行搭接，遠離中隔墻的一端與隧道側壁相連；所述導坑側壁臨時支撐采用豎直的形式，所述的導坑側壁臨時支撐與臨時橫向支撐垂直，其兩端均連接在二次支護上；第二鎖腳鋼花管傾斜的連接在導坑側壁臨時支撐的工字鋼上。

進一步的，所述的中隔墻導洞支護體系由注漿鋼花管、鋼拱架、鋼筋網、噴射混凝土構成；鋼拱架、鋼筋網、噴射混凝土沿著導洞的拱形截面由外向內依次設置，所述的注漿鋼花管沿著鋼拱架的徑向方向設置；鋼花管頂端嵌入中隔墻底部，底端嵌入地基土，且左右最外側的鋼花管與中隔墻垂直面呈角度布置。

進一步的，所述的初次支護和二次支護的第一鋼拱架和第二鋼拱架應根據圍巖級別、圍巖變形控制要求選用剛度不同的格柵拱架或型鋼鋼架，圍巖等級較差時，初次支護的第一鋼拱架采用型鋼鋼架以限制圍巖變形過大，防止隧道塌方，二次支護的第二鋼拱架采用格柵拱架進一步限制圍巖變形；圍巖等級良好時，初次支護的第一鋼拱架采用格柵拱架以使得圍巖自承能力充分發揮，二次支護的第二鋼拱架采用型鋼鋼架以限制圍巖變形過大；且初次支護的第一鋼拱架和二次支護的第二鋼拱架采用錯開布置的形式以更好發揮鋼拱架的支護能力；