[發明專利]一種巨跨隧道洞口內外交互式支護結構及支護方法

在審

• 申請號: 202011269626.4
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112267898A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 賀維國;宋超業;陳翰;洪開榮;費曼利;王星;呂書清;劉龍衛;李兆龍
• 申請（專利權）人: 中鐵第六勘察設計院集團有限公司;中鐵隧道局集團有限公司
• 主分類號: E21D9/14
• 分類號: E21D9/14;E21D20/02;E21D11/15
• 代理公司: 天津睿勤專利代理事務所(普通合伙) 12225
• 代理人: 孟福成

1.一種巨跨隧道洞口內外交互式支護結構，其特征在于，包括施工隧道以及位于隧道洞口上方的巖體邊仰坡，所述巖體邊仰坡上設置有多級仰坡，分別為：上層仰坡與下層仰坡，相鄰的仰坡之間連接設置仰坡平臺，其中：上層仰坡中的各級仰坡面上設置錨噴支護；下層仰坡中的各級仰坡面上設置向巖體內部打設的水平錨索支護；所述下層仰坡中的各級仰坡平臺上設有對拉錨索地梁以及貫穿隧道拱頂的對拉錨索支護，所述施工隧道拱頂結構上設有系統錨索支護和系統錨桿支護。

2.根據權利要求1所述的巨跨隧道洞口內外交互式支護結構，其特征在于，所述施工隧道跨度為30-100m，適用于II-IV級硬巖地層；所述的巖體邊仰坡總體高度范圍為50-200m；所述下層仰坡中的仰坡數量大于等于2，所述多級仰坡中各級仰坡坡率由上至下逐漸減小，各級仰坡的仰坡高度為5-20m，各級仰坡平臺的寬度為2-5m。

3.根據權利要求2所述的巨跨隧道洞口內外交互式支護結構，其特征在于，所述支護結構還包括3-5m的隧道延伸段，所述隧道延伸段上方設置預留仰坡平臺。

4.根據權利要求2或3所述的巨跨隧道洞口內外交互式支護結構，其特征在于，所述下層仰坡中各級仰坡面以排列方式布置2-4排的水平錨索支護，錨索的傾斜角度為0-15°，錨索的長度為15-40m，錨索的橫向、豎向間距為3-8m，預加力為500kN-2000KN；所述下層仰坡中，在各級仰坡平臺上以排列的方式布置1-2排的對拉錨索支護，所述對拉錨索支護之間環向間距為3-8m，縱向間距為3-8m，預加力為1000kN-2500kN。

5.根據權利要求4所述的巨跨隧道洞口內外交互式支護結構，其特征在于，所述上層仰坡中各級仰坡面上采用梅花形的布置方式設置錨噴支護；其中，所述錨噴支護中的錨桿長度為3-10m，橫向、縱向間距為1-3m。

6.根據權利要求5所述的巨跨隧道洞口內外交互式支護結構，其特征在于，所述系統錨索支護中的錨索長度為15-35m，環向、縱向間距為3-8m，預加力為1000kN-2500kN；所述系統錨桿支護中的錨桿長度為3-10m，環向、縱向間距為1-3m。

7.一種巨跨隧道洞口內外交互式開挖及支護方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，根據現場地形、地質，由上至下開挖上層仰坡及下層仰坡，并爆破各級仰坡面至設計標高，爆破各級仰坡平臺至設計標寬；

S2，在上層仰坡開挖過程中，對各級仰坡面進行錨噴支護；

S3，開挖至隧道洞口上方的下層仰坡時，在下層仰坡的各級仰坡面上打設水平錨索支護，并在相應的各級仰坡平臺上設置對拉錨索地梁；

S4，在隧道洞口開辟工作面向洞內推進，通過“分部開挖法”，開挖上層導洞，并預留1-3級中巖柱作為洞口臨時支撐結構；

S5，在隧道另一側同步開辟洞內工作面向洞外開挖，結合巨跨隧道施工步序，各部位依次開挖，并及時在隧道拱頂打設系統錨索支護以及系統錨桿支護，當隧道開挖至下層仰坡的正下方時，在設置于下層仰坡各級仰坡平臺上的對拉錨索地梁上打設貫穿隧道拱頂的對拉錨索支護；

S6，待洞口圍巖穩定后，拆除預留的1-3級中巖柱；

S7，開挖至隧道全部貫通。

8.根據權利要求7所述的巨跨隧道洞口內外交互式開挖及支護方法，其特征在于，所述步驟S4中：將隧道在原設定長度的基礎上，向洞外延伸3-5m，隧道洞口工作面設置于隧道延伸段的洞口處，所述隧道延伸段上設置預留仰坡平臺。

9.根據權利要求8所述的巨跨隧道洞口內外交互式開挖及支護方法，其特征在于，步驟S4中，所述隧道洞口工作面的開挖斷面包括兩個邊導洞，設置于兩個邊導洞之間的底部預留核心巖土，設置于底部預留核心巖土上的三個預留中巖柱，形成于三個預留中巖柱之間的兩個中間導洞。

10.根據權利要求9所述的巨跨隧道洞口內外交互式開挖及支護方法，其特征在于，步驟S4中，所述分部開挖的順序依次為：兩個中間導洞、兩個邊導洞、左側中沿住、右側中巖柱、中間中巖柱、底部預留核心巖土。