[实用新型]适用于陡倾层状岩体的大断面隧道支护体系

说明书

技术领域

本实用新型涉及公路隧道、铁路隧道围岩支护领域，尤其是适用于陡倾层状岩体的大断面隧道支护体系。

背景技术

岩体结构通常分为完整结构、块裂结构、破碎结构、层状结构和散体结构等五大类。而在工程中经常见以层面为控制结构面的层状岩体，这类岩体可分为互层、间层、薄层和软层，隧道开挖中这类岩体强度主要受岩块强度、结构面强度、层面与隧道开挖断面之间空间关系控制。层状岩体多为沉积岩，可以由单一岩层组成，也可以由不同岩性的岩层护层或者夹层组成。这类岩体中以陡倾小交角层状岩体最易发生失稳，陡倾岩体倾角较大（一般为40°-60°），而小交角指的是岩层走向与隧道轴向一致或者小角度相交（一般小于20°）。当隧道在陡倾层状岩体中开始时，层状岩体容易沿层面发生顺层滑移从而引起施工事故。对于在成层性好且软弱夹层发育的陡倾状岩体中开挖大断面隧道时，围岩稳定性问题尤为突出，围岩易沿层面出露处产生滑动，由于岩体抗拉强度较低，此时沿层面出露处岩层折断、滑塌，如果支护强度、刚度不够或者支护时机选择不对，拱部岩层出露处发生坍塌带动拱顶发生冒落，对大断面隧道施工极为不利。

目前大断面隧道施工依然多数采用以锚喷支护技术为核心的新奥法施工，初期支护层由锚杆、钢筋网、喷射混凝土等组成，锚杆在隧道上沿径向打入，钢筋网通常沿拱墙部位均允布置，喷射混凝土厚度沿拱墙一般相等，这种常规的隧道支护体系未能对陡倾状围岩未有针对性的效果，只能通过加大支护的规模等来提高支护效果，特别是对于大断面隧道许多现有的设计单位对二衬厚度取值过大，最多甚至达到900mm厚，这既造成了工程材料和投资的浪费，同时不能重点解决拱部层面出露处围岩滑塌以及由此产生的拱顶塌落的问题，容易发生工程事故。

因此针对在陡倾岩层中开挖的大断面隧道工程，亟需重点研究能针对性加固或者支撑围岩，能够解决隧道拱部特别是拱部稳定性的特殊支护结构体系。

发明内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了适用于陡倾层状岩体的大断面隧道支护体系，通过设置三层支护结构并且在三层支护结构内部设置临时支撑、在三层支护结构外围设置围岩加强型支护结构，有效加固隧道顶板和拱部层面出露处岩体，同时能够防止围岩顺层滑动的位移，有效地控制围岩变形和失稳，保证开挖后围岩和支护的稳定，降低隧道开挖施工的风险和费用。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种适用于陡倾层状岩体的大断面隧道支护体系，其特征在于：所述支护体系为由初衬、二衬和内衬所构成的三层结构，所述初衬、二衬和内衬由外及内依次布置，所述初衬外围设置有若干锚杆。

位于陡倾层顺倾斜方向上部、陡倾层顺倾斜方向中部和上部中导洞位置的所述初衬采用格栅钢架加固层。

所述锚杆包括位于陡倾层逆倾斜方向上部的径向锚杆、位于上部中导洞及陡倾层顺倾斜方向上部的竖向锚杆、位于上部中导洞及陡倾层顺倾斜方向上部的水平锚杆，所述径向锚杆、所述竖向锚杆以及所述水平锚杆分别固定在所述初衬外围，所述竖直锚杆与所述水平锚杆相邻布置，且所述水平锚杆位于所述竖直锚杆的侧下方。

所述竖向锚杆和所述水平锚杆的长度为所述径向锚杆的1.3-1.8倍。

所述锚杆包括布置在位于陡倾层逆倾斜方向上部、上部中导洞以及陡倾层顺倾斜方向上部的超前锚杆或超前小导管。

所述超前锚杆或超前小导管的外插角为10°-20°。

所述支护体系设置有临时支撑。

本实用新型的优点是：针对陡倾层状岩体隧道开挖破坏特征，重点加固顶部和拱部支护结构的强度和刚度，能有效地加固隧道顶部和层面出露处围岩的强度和变形特性，控制这两个薄弱位置围岩的变形和失稳，保证拱部或者层面出露处岩体稳定。

超前预支护与拱部加强支护的组合结构充分保证开挖后围岩和支护的稳定，并能维持开挖面稳定，减小拱顶沉降，保证施工安全。

上部中导洞及顺倾斜层竖向锚杆、上中部顺倾斜层水平锚杆的组合克服了陡倾角岩层沿径向打设锚杆与倾斜岩层锚固力不足、锚固效果不佳的缺陷，且这两种锚杆长度的增长更是增强了锚杆对倾斜岩层的加固效果。

格栅加固型初衬对支护结构进行加固，结构轻巧，加工难度低，受力条件好，能及时支护且快速承担荷载，可在围岩变形初期有效控制变形，防止围岩发生有害变形，而且格栅钢架钢量少，人工及机械费用低，其与围岩间的间隙不易漏喷混凝土。