專利名稱：四線大跨隧道不等參初期支護(hù)構(gòu)造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及隧道初期支護(hù)構(gòu)造，特別涉及一種四線大跨隧道初期支護(hù)構(gòu)造。
背景技術(shù)：
我國是一個(gè)多山的國家，尤其是西南山區(qū)地形、地質(zhì)條件極為復(fù)雜，橋隧比重大， 在建及擬建的大部分鐵路線路中，隧道比重占線路總長的50%以上，部分段落隧道比重達(dá) 90%以上，由于由地形、運(yùn)能等限制，大量車站布置需伸入隧道內(nèi)。進(jìn)入二十一世紀(jì)后我國鐵路建設(shè)高速發(fā)展，隨著山區(qū)高速鐵路的快速和大規(guī)模修建。由于受曲線半徑大、地形地質(zhì)條件復(fù)雜、環(huán)保要求高等多種因素的制約，鐵路沿線部分地段設(shè)站條件極為困難。因此，為提高艱險(xiǎn)山區(qū)修建高速鐵路選線、設(shè)站的自由度，使得山區(qū)車站布置型式更為靈活、車站功能更易得到保證，特大跨度四線車站隧道的修建將愈來愈多。盡管目前隧道開挖支護(hù)技術(shù)已經(jīng)成熟并廣泛應(yīng)用于公路、鐵路隧道施工。傳統(tǒng)的隧道施工支護(hù)視圍巖級別，采用錨噴，或錨網(wǎng)噴支護(hù)。錨桿長度及環(huán)、縱向間距等參數(shù)沿拱墻范圍不變。然而由于各條隧道的地質(zhì)條件不同，甚至同一條隧道不同區(qū)段的地質(zhì)條件也存在較大差異，隨著斷面增大，其圍巖穩(wěn)定性變化加大。而特大跨度隧道洞形更為扁平，隧道圍巖應(yīng)力集中程度更高。因此，在施工中經(jīng)常出現(xiàn)不均勻受力(存在應(yīng)變梯度)、荷載 (應(yīng)力)多次重復(fù)作用、邊界受有約束及達(dá)到相同應(yīng)力值的途徑不同等復(fù)雜的受力狀態(tài)問題。因此，如果在施工中卻沿用幾乎不變的支護(hù)措施，沒有根據(jù)地質(zhì)條件、隧道幾何形狀、尺寸以及開挖順序的變化而實(shí)時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)，從而難免造成圍巖的局部破裂引起穩(wěn)定性變化，由此影響到施工安全和工程質(zhì)量；另一方面，若按最不利部位確定的支護(hù)參數(shù)固然能保證施工安全，但卻不經(jīng)濟(jì)，造成投資浪費(fèi)。因此，對于特大跨度四線隧道，在保證安全的基礎(chǔ)上，為減小建設(shè)成本，應(yīng)根據(jù)隧道施工過程力學(xué)演變以及不同部位支護(hù)的內(nèi)力差異，對系統(tǒng)錨桿等支護(hù)參數(shù)進(jìn)行不等參設(shè)計(jì)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題提供一種特大跨度四線大跨隧道不等參初期支護(hù)構(gòu)造，在確保施工安全和工程質(zhì)量前提下，可有效地減小建設(shè)投資和避免造成浪費(fèi)，使支護(hù)結(jié)構(gòu)真正達(dá)到安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、適用。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下本實(shí)用新型四線大跨隧道不等參初期支護(hù)構(gòu)造，包括全環(huán)鋼架和沿圍巖拱墻面梅花形布設(shè)并與全環(huán)鋼架、圍巖錨固連接的系統(tǒng)錨桿，其特征是所述系統(tǒng)錨桿按所在部位劃分為邊墻系統(tǒng)錨桿、拱頂至拱腰段系統(tǒng)錨桿、拱腰至拱腳段系統(tǒng)錨桿，拱腰至拱腳段系統(tǒng)錨桿的支護(hù)強(qiáng)度大于邊墻系統(tǒng)錨桿的支護(hù)強(qiáng)度，邊墻系統(tǒng)錨桿的支護(hù)強(qiáng)度大于拱頂至拱腰段系統(tǒng)錨桿的支護(hù)強(qiáng)度。本實(shí)用新型的有益效果是，根據(jù)隧道開挖分部以及不同部位支護(hù)受力差異，采用
3不等參初期支護(hù)結(jié)構(gòu)，克服了傳統(tǒng)隧道支護(hù)中錨桿沿圍巖拱墻面等長、等間距布置的不足， 充分利用支護(hù)結(jié)構(gòu)各部強(qiáng)度，在確保施工安全和工程質(zhì)量的前提下，可有效地減少建設(shè)投資和避免造成浪費(fèi)，使支護(hù)結(jié)構(gòu)真正達(dá)到安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、適用。

本說明書包括如下三幅附圖圖1是本實(shí)用新型四線大跨隧道不等參初期支護(hù)構(gòu)造的斷面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中A局部的放大視圖；圖3是本實(shí)用新型四線大跨隧道不等參初期支護(hù)結(jié)構(gòu)中鋼架與長錨桿的連接示意圖。圖中示出零部件、部位名稱及所對應(yīng)的標(biāo)記全環(huán)鋼架10、鋼墊板10a、噴射混凝土層11、初噴層11a、復(fù)噴層lib、鋼筋網(wǎng)12、邊墻系統(tǒng)錨桿21、拱頂至拱腰段系統(tǒng)錨桿22、 拱腰至拱腳段系統(tǒng)錨桿23、節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)錨桿30、第1組長錨桿41、第2組長錨桿42、第3組長錨桿43。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。參照圖1，本實(shí)用新型四線大跨隧道不等參初期支護(hù)構(gòu)造，包括全環(huán)鋼架10和沿圍巖拱墻面梅花形布設(shè)并與全環(huán)鋼架10、圍巖錨固連接的系統(tǒng)錨桿。所述系統(tǒng)錨桿按所在部位劃分為邊墻系統(tǒng)錨桿21、拱頂至拱腰段系統(tǒng)錨桿22、拱腰至拱腳段系統(tǒng)錨桿23，拱腰至拱腳段系統(tǒng)錨桿23的支護(hù)強(qiáng)度大于邊墻系統(tǒng)錨桿21的支護(hù)強(qiáng)度，邊墻系統(tǒng)錨桿21的支護(hù)強(qiáng)度大于拱頂至拱腰段系統(tǒng)錨桿22的支護(hù)強(qiáng)度。即根據(jù)隧道開挖分部以及不同部位支護(hù)受力差異，采用不等參初期支護(hù)結(jié)構(gòu)，以克服傳統(tǒng)隧道支護(hù)中錨桿沿圍巖拱墻面等長、等間距布置的不足，充分利用支護(hù)結(jié)構(gòu)各部支護(hù)強(qiáng)度，在確保施工安全和工程質(zhì)量的前提下， 可有效地減少建設(shè)投資和避免造成浪費(fèi)，使支護(hù)結(jié)構(gòu)真正達(dá)到安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、適用。根據(jù)隧道跨度、開挖工法、圍巖地質(zhì)情況及各部位內(nèi)力差異，可單獨(dú)采用或者綜合采用以下措施所述拱頂至拱腰段系統(tǒng)錨桿22、拱腰至拱腳段系統(tǒng)錨桿23采用中空注漿錨桿，邊墻系統(tǒng)錨桿21采用砂漿錨桿；所述拱腰至拱腳段系統(tǒng)錨桿23的長度大于邊墻系統(tǒng)錨桿21的長度，邊墻系統(tǒng)錨桿21的長度大于拱頂至拱腰段系統(tǒng)錨桿22的長度；所述拱腰至拱腳段系統(tǒng)錨桿23的布設(shè)密度大于邊墻系統(tǒng)錨桿21的布設(shè)密度，邊墻系統(tǒng)錨桿21的布設(shè)密度大于拱頂至拱腰段系統(tǒng)錨桿22的布設(shè)密度。參照圖1，所述系統(tǒng)錨桿還包括分別設(shè)置于拱部、拱腰、拱腳部位與全環(huán)鋼架10連接的第1組長錨桿41、第2組長錨桿42和第3組長錨桿43。即在隧道拱部鋼架與臨時(shí)豎撐連接處沿隧道開挖方向間隔設(shè)置錨固于圍巖并與全環(huán)鋼架10連接的第一組長錨桿41， 以替換拱部臨時(shí)豎撐；在拱腰部位沿隧道開挖方向間隔設(shè)置錨固于圍巖并與全環(huán)鋼架10 連接的第二組長錨桿42，以達(dá)到“減跨”目的，在隧道拱腳處附近沿隧道開挖方向間隔設(shè)置錨固于圍巖并與全環(huán)鋼架10連接的第三組長錨桿43，以代替臨時(shí)橫撐。參照圖3，所述第1 組長錨桿41、第2組長錨桿42和第3組長錨桿43通過鋼墊板IOa與全環(huán)鋼架10連接，其長度、布置密度應(yīng)根據(jù)隧道跨度、開挖工法，圍巖情況綜合確定。參照圖1，為加強(qiáng)拱部鋼架
4連接處節(jié)點(diǎn)剛度，所述系統(tǒng)錨桿還包括設(shè)置于全環(huán)鋼架10拱部節(jié)點(diǎn)處的節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)錨桿51。參照圖1和圖2，所述全環(huán)鋼架10沿隧道開挖方向間隔布設(shè)，且埋設(shè)于覆蓋圍巖的噴射混凝土層11內(nèi)，噴射混凝土層11由初噴層11a、復(fù)噴層lib構(gòu)成，其內(nèi)布設(shè)鋼筋網(wǎng)12。 噴射混凝土層11通常采用C25砼，初噴層Ila厚度通常為3 5cm，初噴混凝土后鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)12，架立鋼架再復(fù)噴至設(shè)計(jì)厚度，鋼架20架設(shè)時(shí)利用系統(tǒng)錨桿進(jìn)行定位。下面以改建鐵路貴(陽)昆(明)線六盤水至沾益段烏蒙山二號隧道為實(shí)施例進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。烏蒙山二號隧道全長12260m，為六沾鐵路最長隧道，受扒挪塊車站地形限制和運(yùn)營管理需要，扒挪塊車站伸入烏蒙山二號隧道出口段，形成四線車站隧道， 長538m。最大開挖跨度達(dá)觀.4^1，最大開挖面積為354.30m2。該段通過地層主要為泥質(zhì)灰?guī)r夾泥灰?guī)r、泥巖、砂巖、頁巖、頁巖夾砂巖?，F(xiàn)僅列舉烏蒙山二號隧道DD87+940 DK288+090段(IV級深埋段)初期支護(hù)構(gòu)造及具體參數(shù)如下全環(huán)鋼架10、鋼墊板10a、噴射混凝土層11、初噴層11a、復(fù)噴層lib、鋼筋網(wǎng)12、第 1組長錨桿41、第2組長錨桿42、第3組長錨桿43、節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)錨桿51、邊墻系統(tǒng)錨桿21、拱頂至拱腰段系統(tǒng)錨桿22、拱腰至拱腳段系統(tǒng)錨桿23。噴射混凝土層11采用C25砼，厚度為27cm，設(shè)置I20b全環(huán)鋼架10加強(qiáng)支護(hù)，縱向間距0. 6m，相鄰兩榀鋼架間環(huán)向間隔設(shè)置cp22mm縱向連接鋼筋，連接鋼筋環(huán)向間距1. Om ； 全環(huán)鋼架10節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)錨桿51采用cp25mm的自進(jìn)式錨桿，長5. Om,縱向間距0. 6m ；第1組長錨桿41、第2組長錨桿42、第3組長錨桿43采用cp32mm自進(jìn)式錨桿，長13m，縱向間距
1.2m ；鋼墊板IOa尺寸30cmX 60cmX km ；拱頂至拱腰段系統(tǒng)錨桿22、拱腰至拱腳段系統(tǒng)錨桿23采用cp25mm中空注漿錨桿，邊墻系統(tǒng)錨桿21采用cp22mm砂漿錨桿，拱腰至拱腳段系統(tǒng)錨桿23長度為4. Om,邊墻系統(tǒng)錨桿21長度為3. Om,拱頂至拱腰段系統(tǒng)錨桿22長度為
2.5m。拱部超前支護(hù)14采用cp75mm中管棚。采用該初期支護(hù)結(jié)構(gòu)，在施工中，保證了拱部支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，克服了傳統(tǒng)隧道支護(hù)中錨桿等長不經(jīng)濟(jì)的缺點(diǎn)，確保了施工全過程處于安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的可控狀態(tài)，又能創(chuàng)造良好的社會(huì)效益，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。以上所述只是用圖解說明本實(shí)用新型四線大跨隧道不等參初期支護(hù)構(gòu)造的一些原理，并非是要將本實(shí)用新型局限在所示和所述的具體結(jié)構(gòu)和適用范圍內(nèi)，故凡是所有可能被利用的相應(yīng)修改以及等同物，均屬于本實(shí)用新型所申請的專利范圍。
權(quán)利要求1.四線大跨隧道不等參初期支護(hù)構(gòu)造，包括全環(huán)鋼架(10)和沿圍巖拱墻面梅花形布設(shè)并與全環(huán)鋼架(10)、圍巖錨固連接的系統(tǒng)錨桿，其特征是所述系統(tǒng)錨桿按所在部位劃分為邊墻系統(tǒng)錨桿(21)、拱頂至拱腰段系統(tǒng)錨桿(22)、拱腰至拱腳段系統(tǒng)錨桿(23)，拱腰至拱腳段系統(tǒng)錨桿03)的支護(hù)強(qiáng)度大于邊墻系統(tǒng)錨桿的支護(hù)強(qiáng)度，邊墻系統(tǒng)錨桿 (21)的支護(hù)強(qiáng)度大于拱頂至拱腰段系統(tǒng)錨桿02)的支護(hù)強(qiáng)度。
2.如權(quán)利要求1所述的四線大跨隧道不等參初期支護(hù)構(gòu)造，其特征是所述拱頂至拱腰段系統(tǒng)錨桿02)、拱腰至拱腳段系統(tǒng)錨桿03)采用中空注漿錨桿，邊墻系統(tǒng)錨桿采用砂漿錨桿。
3.如權(quán)利要求1或2所述的四線大跨隧道不等參初期支護(hù)構(gòu)造，其特征是所述拱腰至拱腳段系統(tǒng)錨桿03)的長度大于邊墻系統(tǒng)錨桿的長度，邊墻系統(tǒng)錨桿的長度大于拱頂至拱腰段系統(tǒng)錨桿02)的長度。
4.如權(quán)利要求1或2所述的四線大跨隧道不等參初期支護(hù)構(gòu)造，其特征是所述拱腰至拱腳段系統(tǒng)錨桿(23)的布設(shè)密度大于邊墻系統(tǒng)錨桿的布設(shè)密度，邊墻系統(tǒng)錨桿 (21)的布設(shè)密度大于拱頂至拱腰段系統(tǒng)錨桿0 的布設(shè)密度。
5.如權(quán)利要求1所述的四線大跨隧道不等參初期支護(hù)構(gòu)造，其特征是所述系統(tǒng)錨桿還包括分別設(shè)置于拱部、拱腰、拱腳部位與全環(huán)鋼架10連接的第1組長錨桿Gl)、第2組長錨桿(42)和第3組長錨桿(43)。
6.如權(quán)利要求5所述的四線大跨隧道不等參初期支護(hù)構(gòu)造，其特征是所述系統(tǒng)錨桿還包括設(shè)置于全環(huán)鋼架(10)拱部節(jié)點(diǎn)處的節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)錨桿(30)。
7.如權(quán)利要求1所述的四線大跨隧道不等參初期支護(hù)構(gòu)造，其特征是所述全環(huán)鋼架(10)沿隧道開挖方向間隔布設(shè)，且埋設(shè)于覆蓋圍巖的噴射混凝土層(11)內(nèi)，噴射混凝土層(11)由初噴層(11a)、復(fù)噴層(lib)構(gòu)成，其內(nèi)布設(shè)鋼筋網(wǎng)(12)。
專利摘要四線大跨隧道不等參初期支護(hù)構(gòu)造，在確保施工安全和工程質(zhì)量前提下，可有效地減小建設(shè)投資和避免造成浪費(fèi)，使支護(hù)結(jié)構(gòu)真正達(dá)到安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、適用。它包括全環(huán)鋼架(10)和沿圍巖拱墻面梅花形布設(shè)并與全環(huán)鋼架(10)、圍巖錨固連接的系統(tǒng)錨桿。所述系統(tǒng)錨桿按所在部位劃分為邊墻系統(tǒng)錨桿(21)、拱頂至拱腰段系統(tǒng)錨桿(22)、拱腰至拱腳段系統(tǒng)錨桿(23)，拱腰至拱腳段系統(tǒng)錨桿(23)的支護(hù)強(qiáng)度大于邊墻系統(tǒng)錨桿(21)的支護(hù)強(qiáng)度，邊墻系統(tǒng)錨桿(21)的支護(hù)強(qiáng)度大于拱頂至拱腰段系統(tǒng)錨桿(22)的支護(hù)強(qiáng)度。
文檔編號E21D11/10GK202148907SQ20112019209
公開日2012年2月22日 申請日期2011年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月9日
發(fā)明者于茂春, 仇文革, 卿偉宸, 唐國榮, 朱勇, 楊昌宇, 林本濤, 鄭杰元, 陶偉明, 高揚(yáng) 申請人:中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司