[发明专利]一种双翼挑梁初期支护结构及其隧道施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及隧道施工领域，更加具体地，涉及一种双翼挑梁初期支护结构及其隧道施工方法。

背景技术

在隧道施工时，往往采用上下台阶法开挖，如图1所示，将隧道100开挖断面分上下两部分，上部为上台阶150，包括拱顶和拱腰部位，下部分为下台阶160，包括边墙和仰拱部分。在上台阶150处要对隧道进行初期支护，例如在隧道内，沿隧道的内壁设置拱架，初期支护受隧道围岩、洞口偏压、地表水下渗的影响，经常产生变形扭曲的情况，从而出现初衬开裂渗水，在洞口段初期支护喷射混凝土时出现环向裂缝、套拱拱顶位置出现径向裂缝、仰坡坡面出现裂缝，以及地表沉降等缺点，在富水、浅埋、软弱围岩的隧道中尤为明显。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中存在的上述技术问题而做出，其目的在于提供一种有效防止出现仰坡、套拱、洞内初衬开裂、围岩变形、地表沉降等大变形的双翼挑梁初期支护结构及其隧道施工方法。

根据本发明的一个方面，提供一种双翼挑梁初期支护结构，所述支护结构包括沿着隧道内壁设置的拱架，其中，在所述拱架上沿隧道深度方向固定有以一定间距交错设置的多个无缝钢管和多个钢花管，所述无缝钢管或钢花管设置在隧道拱腰处，一端固定在拱架上且留出注浆口，另一端插进围岩内，所述无缝钢管内插有钢筋并在钢管与钢筋之间填充有水泥砂浆。

所述的支护结构，其中，所述无缝钢管或钢花管与水平方向的夹角在0°-30°范围内。

所述的支护结构，其中，所述无缝钢管和钢花管的直径和间距根据隧道洞口的围岩情况确定，富水、浅埋或者软弱的围岩，采用较大直径和较小的间距。

所述的支护结构，其中，所述间距在0.8m-1.5m范围内。

所述的支护结构，其中，所述支护结构还包括设置在隧道底部的注浆花管或设置在隧道拱顶附近的局部注浆管。

所述的支护结构，其中，所述拱腰处的钢花管的直径大于隧道底部注浆花管或拱顶局部注浆管的直径。

所述的支护结构，其中，所述无缝钢管和钢花管管焊接在所述拱架上。

根据本发明的另一个方面提供一种双翼挑梁初期支护结构的隧道施工方法，所述施工方法包括：将无缝钢管和钢花管的一端横向交错插入隧道拱腰处的围岩内；架设拱架，将无缝钢管和钢花管的另一端固定在拱架上；将所述无缝钢管内插入钢筋并用水泥砂浆填充密实，将所述钢花管内注入水泥浆，对隧道围岩进行注浆；沿隧道内壁喷射混凝土，形成隧道的初衬；浇筑二次初砌，隧道封闭成环。

所述的施工方法，其中，所述施工方法还包括在隧道底部设置注浆钢花管，利用水泥浆对隧道底部注浆或者在隧道拱顶附近设置局部注浆管，利用水泥浆对对隧道拱顶的围岩进行注浆。

所述的施工方法，其中，所述无缝钢管和钢花管插入围岩的深度在8m-15m的范围内，或者嵌入稳定围岩段长度满足锚固要求。

所述的施工方法，其中，所述无缝钢管和钢花管设置在隧道偏压侧的数目比其在非偏压侧的数目大，间距比其在非偏压侧的间距小。

本发明的双翼挑梁初期支护结构在隧道的拱腰处交错设置有嵌入围岩的无缝钢管和钢花管，既可利用钢花管注水泥浆封堵裂隙水，防止地下水的下渗造成的围岩和初砌变形以及隧道整体下沉，又可利用无缝钢管的钉卯作用增加岩层间的摩擦阻力，增强初砌支护强度。利用注浆花管在隧道底部注浆提高了地基承载力，防止了隧道整体下沉。利用局部注浆管在隧道顶部注浆，固结隧道顶部围岩的不同岩层封堵岩层渗水。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1示出了本发明双翼挑梁初期支护结构沿隧道内壁设置的示意图；

图2是本发明双翼挑梁初期支护结构的立体示意图；

图3是具有本发明双翼挑梁初期支护结构的隧道的施工方法的流程图。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

下面将参照附图来对本发明的各个实施例进行详细描述。