[發明專利]一種層狀軟巖隧道非對稱支護結構及施工方法

在審

• 申請號: 201911027322.4
• 申請日: 2019-10-27
• 公開（公告）號: CN110761811A
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 何川;牟力;楊文波;張文居;賴孝輝;鄭斌;陳子全
• 申請（專利權）人: 西南交通大學;四川藏區高速公路有限責任公司
• 主分類號: E21D11/18
• 分類號: E21D11/18;E21D11/15;E21D20/02;E21D11/10
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• 代理人: 暫無信息

1.一種層狀軟巖隧道非對稱支護結構，包括設置于層狀軟巖隧道圍巖內的管棚超前支護，其特征在于：所述管棚超前支護包括由鋼導管組成的垂直于層狀軟巖層理面方向管棚支護（1）和非垂直于層狀軟巖層理面方向管棚支護（5），垂直于層狀軟巖層理面方向管棚支護（1）采用的鋼導管的長度大于非垂直于層狀軟巖層理面方向管棚支護（5）采用的鋼導管的長度，在層狀軟巖隧道圍巖壁下方設置鋼拱架，沿著層狀軟巖隧道圍巖鉆設有用于錨固鋼拱架的垂直于層狀軟巖層理面方向砂漿錨桿（3）和非垂直于層狀軟巖層理面方向砂漿錨桿（7），所述垂直于層狀軟巖層理面方向砂漿錨桿（3）的長度大于非垂直于層狀軟巖層理面方向砂漿錨桿（7）的長度，沿著層狀軟巖隧道圍巖在垂直于層理面方向還設有用于錨固鋼拱架的壓力型錨索（12），在位于隧道的上臺階環形開挖部內的鋼拱架的兩側拱腳處沿著層狀軟巖隧道圍巖安裝有上臺階鎖腳錨桿（10），在位于隧道的下臺階環形開挖部內的鋼拱架的兩側拱腳處沿著層狀軟巖隧道圍巖安裝有下臺階鎖腳錨桿（11），在位于隧道的仰拱開挖部內設置仰拱初期支護（13），所述鋼拱架與層狀軟巖隧道圍巖之間設有初期噴砼（9），初期噴砼（9）下壁設置二次襯砌。

2.根據權利要求1所述的層狀軟巖隧道非對稱支護結構，其特征在于：所述鋼拱架包括垂直于層狀軟巖層理面方向鋼拱架（2）和非垂直于層狀軟巖層理面方向鋼拱架（6），所述垂直于層狀軟巖層理面方向鋼拱架（2）采用工20b型工字鋼，非垂直于層狀軟巖層理面方向鋼拱架（6）采用工20a型工字鋼。

3.根據權利要求1所述的層狀軟巖隧道非對稱支護結構，其特征在于：所述二次襯砌包括垂直于層狀軟巖層理面方向二次襯砌（4）、非垂直于層狀軟巖層理面方向二次襯砌（8），所述垂直于層理面方向二次襯砌（4）較非垂直于層狀軟巖層理面方向二次襯砌（8）厚5-10cm。

4.根據權利要求1所述的層狀軟巖隧道非對稱支護結構，其特征在于：所述初期噴砼（9）與二次襯砌之間設有防水層（14）。

5.根據權利要求1所述的層狀軟巖隧道非對稱支護結構，其特征在于：所述防水層（14）為防水布。

6.一種如權利要求1-5任一所述的層狀軟巖隧道非對稱支護結構的施工方法，其特征在于：包括以下步驟：

1）在層狀軟巖隧道圍巖內施作管棚超前支護，包括垂直于層狀軟巖層理面方向管棚支護（1）和非垂直于層狀軟巖層理面方向管棚支護（5），并對掌子面前方圍巖進行注漿加固；

2）首先開挖上臺階環向開挖部（I），并保留核心土（II）部分，開挖完畢后立即鋪設鋼筋網并安裝垂直于層狀軟巖層理面方向鋼拱架（2）和非垂直于層狀軟巖層理面方向鋼拱架（6），隨后安裝垂直于層狀軟巖層理面方向砂漿錨桿（3）和非垂直于層狀軟巖層理面方向砂漿錨桿（7），并在位于隧道的上臺階環形開挖部內的鋼拱架的兩側拱腳處沿著層狀軟巖隧道圍巖安裝有上臺階鎖腳錨桿（10），沿著層狀軟巖隧道圍巖在垂直于層理面方向還設有用于錨固鋼拱架的壓力型錨索（12），安裝完成后在鋼拱架與層狀軟巖隧道圍巖之間噴射初期噴砼（9）并及時封閉掌子面，完成上臺階的初期支護；

3）開挖核心土（II）以及下臺階（III），開挖完成后，立即鋪設鋼筋網和安裝垂直于層狀軟巖層理面方向鋼拱架（2）和非垂直于層狀軟巖層理面方向鋼拱架（6），隨后安裝垂直于層狀軟巖層理面方向砂漿錨桿（3）和非垂直于層狀軟巖層理面方向砂漿錨桿（7），并在位于隧道的下臺階環形開挖部內的鋼拱架的兩側拱腳處沿著層狀軟巖隧道圍巖安裝有下臺階鎖腳錨桿（11），沿著層狀軟巖隧道圍巖在垂直于層理面方向還設有用于錨固鋼拱架的壓力型錨索（12），安裝完成后在鋼拱架與層狀軟巖隧道圍巖之間噴射初期噴砼（9）并及時封閉掌子面，完成下臺階初期支護；

4）開挖仰拱（IV），開挖后立即設置仰拱初期支護（13）；

5）在上臺階的初期支護、下臺階初期支護、仰拱初期支護（13）設置完成后，沿初期噴砼（9）下壁鋪設防水層（14），再按照設計圖紙安裝二次襯砌內部鋼筋骨架，最后利用模板臺車進行二次襯砌澆筑；

6）繼續下一循環隧道開挖，直至通過層狀軟巖地段。