新型所述隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)是在三臺階法開挖過程中不斷建立起來的，所述隧道的掌子面通過三臺階法進(jìn)行開挖并得到上臺階、中臺階和下臺階，圖3、圖4是三臺階法開挖過程中本實(shí)用新型所述隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的變化示意圖，圖1是本實(shí)用新型所述隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖3示出的為上臺階開挖后的隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)情況，圖4示出的是上臺階、中臺階開挖后的隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)情況，圖1示出的是上臺階、中臺階、下臺階開挖后的隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)情況，如圖3所示，在開挖之前，首先在隧道頂拱圍巖上布設(shè)超前小導(dǎo)管5注漿加固結(jié)構(gòu)，具體為于隧道頂拱圍巖上單層超前小導(dǎo)管5進(jìn)行注漿，以加固地層；之后進(jìn)行上臺階開挖步驟，具體地，采用機(jī)械開挖+局部爆破法開挖內(nèi)輪廓，土方利用挖掘機(jī)進(jìn)行開挖，石方采用控制爆破法進(jìn)行爆破開挖；之后進(jìn)行初期支護(hù)，設(shè)置第一支護(hù)層6和第一混凝土層7，具體地，首先在上臺階開挖后的隧道頂拱輪廓上架立型鋼鋼架13和鋼筋網(wǎng)片，每榀型鋼鋼架13在隧道拱腳處設(shè)置第一鎖腳錨桿8鎖定，本實(shí)用新型所述第一支護(hù)層6位于隧道拱腳處的部分的厚度大于該第一支護(hù)層6其余部分的厚度，以形成擴(kuò)大拱腳設(shè)計(jì)，具體地，在隧道拱腳處開挖面向外超挖40?60cm，然后噴射混凝土至設(shè)計(jì)厚度，隧道拱腳處的超挖部分噴射混凝土形成擴(kuò)大拱腳，之后將隧道拱腳處虛碴清理干凈，以使拱腳坐落在原巖層上，避免產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象；鉆射第一鎖緊錨桿后在第一支護(hù)層6上噴射第二混凝土層11至設(shè)計(jì)厚度，并在隧道拱腳處針對第二混凝土層11采用內(nèi)扣結(jié)構(gòu)處理，使得所述第一混凝土層7位于隧道拱腳處的部分有向隧道中線1水平延伸的第一內(nèi)扣拱腳段3 ;然后在隧道兩側(cè)的第一內(nèi)扣拱腳段3之間架設(shè)第一臨時(shí)橫撐2，使初期支護(hù)盡早封閉成環(huán)，第一臨時(shí)橫撐2采用I 18型鋼，第一鎖腳錨桿8的錨固頭與第一混凝土層7所包括的型鋼鋼架13相焊接，各超前小導(dǎo)管5端部與第一支護(hù)層6包括的型鋼鋼架13相互焊接，以形成聯(lián)合支護(hù)。如圖4所示，繼續(xù)開挖到中臺階底板標(biāo)高，采用與上臺階相同的拱腳處理方式并設(shè)置第二鎖緊錨桿鎖定，所述第二支護(hù)層10位于所述中臺階和下臺階交界處的部分的厚度大于該第二支護(hù)層10其余部分的厚度；所述第二混凝土層11位于所述中臺階和下臺階交界處的部分有向隧道中線1水平延伸的第二內(nèi)扣拱腳段4 ;如圖1所示，之后開挖下臺階內(nèi)輪廓并施加初期支護(hù)，邊挖邊架設(shè)底部仰拱，各臺階間距5?10m，循環(huán)進(jìn)尺0.5?2m。
[0020]本實(shí)用新型提供的適用于上軟下硬地層的隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)，所述隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)主要針對上軟下硬地層，結(jié)合超前注漿技術(shù)，采用內(nèi)扣的結(jié)構(gòu)擴(kuò)大拱腳，并施加臨時(shí)橫撐，從而保證了頂拱的穩(wěn)定性，確保下一步的施工安全，支護(hù)體系成本低、具有能夠保障隧道在穿越上軟下硬的不良地質(zhì)條件下安全、快速施工的作用；本實(shí)用新型拱頂采用超前小導(dǎo)管進(jìn)行上部軟地層的注漿加固，提高了圍巖自穩(wěn)能力；采用內(nèi)扣拱腳和擴(kuò)大拱腳并輔以鎖腳錨桿的結(jié)構(gòu)，避免因拱腳應(yīng)力集中產(chǎn)生的頂拱下沉，充分利用了地層“下硬”的特點(diǎn)，施加臨時(shí)橫撐，控制水平收斂，有效提高了頂拱的承載能力和穩(wěn)定性。
[0021]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適用于上軟下硬地層的隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)，所述隧道的掌子面通過三臺階法進(jìn)行開挖并得到上臺階、中臺階和下臺階；其特征在于， 所述隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)包括:布設(shè)在隧道頂拱圍巖上的超前小導(dǎo)管注漿加固結(jié)構(gòu)、設(shè)置在上臺階開挖后的隧道頂拱輪廓上的第一支護(hù)層、以及設(shè)置在所述第一支護(hù)層上的第一混凝土層；所述超前小導(dǎo)管注漿加固結(jié)構(gòu)包括上下兩層超前小導(dǎo)管，各所述超前小導(dǎo)管均具有注有注漿漿液的注漿孔；所述第一支護(hù)層由外向內(nèi)依次設(shè)置有型鋼鋼架和鋼筋網(wǎng)片；第一支護(hù)層包括的型鋼鋼架內(nèi)、以及型鋼鋼架和鋼筋網(wǎng)片之間均通過噴射的混凝土填充；所述第一混凝土層內(nèi)設(shè)置有鋼筋網(wǎng)片；所述第一支護(hù)層位于隧道拱腳處的部分的厚度大于該第一支護(hù)層其余部分的厚度；所述第一混凝土層位于隧道拱腳處的部分有向隧道中線水平延伸的第一內(nèi)扣拱腳段； 所述隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)還包括:架設(shè)在隧道兩側(cè)的第一內(nèi)扣拱腳段之間的第一臨時(shí)橫撐、錨固頭與第一混凝土層所包括的型鋼鋼架相焊接的多個(gè)第一鎖腳錨桿、設(shè)置在中臺階和下臺階開挖后的隧道仰拱輪廓上的第二支護(hù)層、以及設(shè)置在所述第二支護(hù)層上的第二混凝土層；所述第二支護(hù)層由外向內(nèi)依次設(shè)置有型鋼鋼架和鋼筋網(wǎng)片；第二支護(hù)層包括的型鋼鋼架內(nèi)、以及型鋼鋼架和鋼筋網(wǎng)片之間均通過噴射的混凝土填充；所述第二混凝土層內(nèi)設(shè)置有鋼筋網(wǎng)片；所述第二支護(hù)層位于所述中臺階和下臺階交界處的部分的厚度大于該第二支護(hù)層其余部分的厚度；所述第二混凝土層位于所述中臺階和下臺階交界處的部分有向隧道中線水平延伸的第二內(nèi)扣拱腳段； 所述隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)還包括:架設(shè)在隧道兩側(cè)的第二內(nèi)扣拱腳段之間的第二臨時(shí)橫撐、錨固頭與第四支護(hù)層所包括的型鋼鋼架相焊接的多個(gè)第二鎖腳錨桿。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于上軟下硬地層的隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第一支護(hù)層位于隧道拱腳處的部分的厚度是該第一支護(hù)層其余部分的厚度的2至2.5倍。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于上軟下硬地層的隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述超前小導(dǎo)管的外徑為42mm、壁厚為3.25mm、長度為6m ;相鄰超前小導(dǎo)管之間的環(huán)向間距為0.3m。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于上軟下硬地層的隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于各超前小導(dǎo)管端部與第一支護(hù)層包括的型鋼鋼架相互焊接。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種適用于上軟下硬地層的隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)，所述隧道的掌子面通過三臺階法進(jìn)行開挖并得到上臺階、中臺階和下臺階；所述隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)包括：布設(shè)在隧道頂拱圍巖上的超前小導(dǎo)管注漿加固結(jié)構(gòu)、設(shè)置在上臺階開挖后的隧道頂拱輪廓上的第一支護(hù)層、以及設(shè)置在所述第一支護(hù)層上的第一混凝土層；所述隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)還包括：架設(shè)在隧道兩側(cè)的第一內(nèi)扣拱腳段之間的第一臨時(shí)橫撐、錨固頭與第一混凝土層所包括的型鋼鋼架相焊接的多個(gè)第一鎖腳錨桿、設(shè)置在中臺階和下臺階開挖后的隧道仰拱輪廓上的第二支護(hù)層、以及設(shè)置在所述第二支護(hù)層上的第二混凝土層；本實(shí)用新型具有能夠保障隧道在穿越上軟下硬的不良地質(zhì)條件下安全、快速施工的作用。
【IPC分類】E21D11/00, E21D11/10
【公開號】CN205063959
【申請?zhí)枴緾N201520661986
【發(fā)明人】馬春景, 姜諳男, 常正儒, 彭海濤, 汪廣洲, 張生成
【申請人】大連海事大學(xué), 中鐵二十一局集團(tuán)有限公司
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年8月28日