[實用新型]穿越斷層破碎帶的富水軟弱圍巖隧道初期支護結構

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201922204692.2
• 申請日: 2019-12-10
• 公開（公告）號: CN211081876U
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設計）人: 王寅;劉海松
• 申請（專利權）人: 中鐵二十局集團第二工程有限公司
• 主分類號: E21D9/14
• 分類號: E21D9/14;E21D21/00;E21D11/18;E21D11/10
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務所 61213
• 代理人: 景麗娜

本實用新型公開了一種穿越斷層破碎帶的富水軟弱圍巖隧道初期支護結構，包括全斷面支撐結構和布設于全斷面支撐結構外側的錨固體系，全斷面支撐結構包括多榀型鋼拱架和多個拱架連接結構；錨固體系包括多個錨固結構，錨固結構包括左右兩個對稱布設的錨固組，每個錨固組均包括一個下鎖腳錨管和多個由上至下布設的上鎖腳錨桿。本實用新型結構設計合理、施工簡便且使用效果好，采用通過多道型鋼組成的拱架連接結構將多榀型鋼拱架連接成的全斷面支撐結構對隧道進行穩(wěn)固支撐，能有效抵抗隧道軸向外力，有效增強隧道初支的支護強度；并且設置豎向臨時支撐柱能有效保證拱頂?shù)姆€(wěn)定性，采用錨固體系對洞外圍巖進行有效加固并形成結構穩(wěn)固的整體性支護體系。

技術領域

本實用新型屬于隧道施工技術領域，尤其是涉及一種穿越斷層破碎帶的富水軟弱圍巖隧道初期支護結構。

背景技術

近年來，正在修建及規(guī)劃的鐵路隧道、公路隧道、城市地鐵等地下工程中，軟巖隧道(也稱軟弱圍巖隧道)占有很高的比例，而且隧道的長度和跨度也越來越大，大量隧道還處于特殊地質(zhì)中，如具有大孔隙結構的黃土、富水的全強風化花崗巖、富水斷層破碎帶、碎屑流地層、砂卵石地層及松散的堆積體等。在這些地層中修建大斷面、大跨隧道極為困難，施工中常常出現(xiàn)塌方現(xiàn)象。其中，斷層破碎帶是指斷層兩盤相對運動，相互擠壓，使附近的巖石破碎，形成與斷層面大致平行的破碎帶，簡稱斷裂帶。穿越斷層破碎帶的軟弱圍巖隧道施工難度非常大，尤其是當所處地層為富水地層時，所穿越的斷層破碎帶為富水斷層帶，巖體破碎為地下水的賦存與富集提供了更有利條件，極易出現(xiàn)隧道泥石流、碎屑流、滑坡等突涌現(xiàn)象，給隧道工程帶來了極強的破壞，施工難度非常大。因而，當隧道穿越斷層內(nèi)富含地下水時，巖體多為碎屑巖，在高水壓作用下，掌子面極易突發(fā)涌水、涌泥等地質(zhì)災害，施工風險高，施工難度大且施工進度慢。

實際對穿越斷層破碎帶的富水軟弱圍巖隧道進行開挖時，需采用臺階法進行開挖。臺階法是指先開挖隧道上部斷面(上臺階)，上臺階超前一定距離后開始開挖下部斷面(下臺階，也稱隧道上部洞體)，上下臺階同時并進的施工方法。采用臺階法對穿越地層破碎帶的富水軟弱圍巖隧道進行開挖時，由于開挖斷面分塊較多，施工難度大且施工風險高，尤其是當隧道開挖斷面較大時，開挖難度非常大，在開挖過程中容易引起拱頂大面積下沉，具有開挖后拱頂變形速率快，短時間內(nèi)下沉量過大、邊墻片幫、拱架扭曲變形侵限，嚴重情況下導致隧洞垮塌等特點，此種情況下，若采用常規(guī)的支護體系，很控制變形，并且施工時間長，圍巖長期暴露，容易造成圍巖大面積侵限、噴射混凝土剝落掉塊、鋼架扭曲變形等情形，進一步增加坍塌風險，安全質(zhì)量無法保證得同時，也嚴重制約工期。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，穿越斷層破碎帶的富水軟弱圍巖隧道拱頂下沉和周邊收斂均非常嚴重，收斂超過60cm，對初支結構破壞巨大，初支體系受圍巖擠壓整體沉降變形；并且，變形段通常均處于斷裂破碎帶及低阻異常帶范圍，屬軟弱擠壓性圍巖，此類圍巖主要是受各種地質(zhì)運動，對圍巖產(chǎn)生拉扯、擠壓、傾覆、斷裂而形成的，具有變形量大、應力釋放快、持續(xù)時間長、裂隙水豐富等特性。因而，必須及時設置合理的初期支護結構，一方面防止后續(xù)開挖區(qū)域坍塌，另一方面對已開挖成型洞體進行有效支護，以確保施工安全。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種穿越斷層破碎帶的富水軟弱圍巖隧道初期支護結構，其結構設計合理、施工簡便且使用效果好，采用通過多道型鋼組成的拱架連接結構將多榀型鋼拱架連接成的全斷面支撐結構對隧道進行穩(wěn)固支撐，能有效抵抗隧道軸向外力，并能有效增強隧道初支的支護強度，防止隧道初期支護結構因縱向變形過大發(fā)生變形、傾倒等問題，有效增強所施工成型隧道初期支護結構的三維約束能力；并且，在每榀型鋼拱架的頂部下方均設置有一個豎向臨時支撐柱，能有效保證拱頂?shù)姆€(wěn)定性并有效限定拱頂下沉；同時，采用與全斷面支撐結構連接為一體的錨固體系對隧道洞外圍巖進行有效加固，形成結構穩(wěn)固的整體性支護體系，能有效避免初期支護變形并能有效保證初期支護的穩(wěn)定性。