[实用新型]穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道初期支护结构

说明书

本实用新型公开了一种穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道初期支护结构，包括全断面支撑结构和布设于全断面支撑结构外侧的锚固体系，全断面支撑结构包括多榀型钢拱架和多个拱架连接结构；锚固体系包括多个锚固结构，锚固结构包括左右两个对称布设的锚固组，每个锚固组均包括一个下锁脚锚管和多个由上至下布设的上锁脚锚杆。本实用新型结构设计合理、施工简便且使用效果好，采用通过多道型钢组成的拱架连接结构将多榀型钢拱架连接成的全断面支撑结构对隧道进行稳固支撑，能有效抵抗隧道轴向外力，有效增强隧道初支的支护强度；并且设置竖向临时支撑柱能有效保证拱顶的稳定性，采用锚固体系对洞外围岩进行有效加固并形成结构稳固的整体性支护体系。

技术领域

本实用新型属于隧道施工技术领域，尤其是涉及一种穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道初期支护结构。

背景技术

近年来，正在修建及规划的铁路隧道、公路隧道、城市地铁等地下工程中，软岩隧道(也称软弱围岩隧道)占有很高的比例，而且隧道的长度和跨度也越来越大，大量隧道还处于特殊地质中，如具有大孔隙结构的黄土、富水的全强风化花岗岩、富水断层破碎带、碎屑流地层、砂卵石地层及松散的堆积体等。在这些地层中修建大断面、大跨隧道极为困难，施工中常常出现塌方现象。其中，断层破碎带是指断层两盘相对运动，相互挤压，使附近的岩石破碎，形成与断层面大致平行的破碎带，简称断裂带。穿越断层破碎带的软弱围岩隧道施工难度非常大，尤其是当所处地层为富水地层时，所穿越的断层破碎带为富水断层带，岩体破碎为地下水的赋存与富集提供了更有利条件，极易出现隧道泥石流、碎屑流、滑坡等突涌现象，给隧道工程带来了极强的破坏，施工难度非常大。因而，当隧道穿越断层内富含地下水时，岩体多为碎屑岩，在高水压作用下，掌子面极易突发涌水、涌泥等地质灾害，施工风险高，施工难度大且施工进度慢。

实际对穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道进行开挖时，需采用台阶法进行开挖。台阶法是指先开挖隧道上部断面(上台阶)，上台阶超前一定距离后开始开挖下部断面(下台阶，也称隧道上部洞体)，上下台阶同时并进的施工方法。采用台阶法对穿越地层破碎带的富水软弱围岩隧道进行开挖时，由于开挖断面分块较多，施工难度大且施工风险高，尤其是当隧道开挖断面较大时，开挖难度非常大，在开挖过程中容易引起拱顶大面积下沉，具有开挖后拱顶变形速率快，短时间内下沉量过大、边墙片帮、拱架扭曲变形侵限，严重情况下导致隧洞垮塌等特点，此种情况下，若采用常规的支护体系，很控制变形，并且施工时间长，围岩长期暴露，容易造成围岩大面积侵限、喷射混凝土剥落掉块、钢架扭曲变形等情形，进一步增加坍塌风险，安全质量无法保证得同时，也严重制约工期。经分析发现，穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道拱顶下沉和周边收敛均非常严重，收敛超过60cm，对初支结构破坏巨大，初支体系受围岩挤压整体沉降变形；并且，变形段通常均处于断裂破碎带及低阻异常带范围，属软弱挤压性围岩，此类围岩主要是受各种地质运动，对围岩产生拉扯、挤压、倾覆、断裂而形成的，具有变形量大、应力释放快、持续时间长、裂隙水丰富等特性。因而，必须及时设置合理的初期支护结构，一方面防止后续开挖区域坍塌，另一方面对已开挖成型洞体进行有效支护，以确保施工安全。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道初期支护结构，其结构设计合理、施工简便且使用效果好，采用通过多道型钢组成的拱架连接结构将多榀型钢拱架连接成的全断面支撑结构对隧道进行稳固支撑，能有效抵抗隧道轴向外力，并能有效增强隧道初支的支护强度，防止隧道初期支护结构因纵向变形过大发生变形、倾倒等问题，有效增强所施工成型隧道初期支护结构的三维约束能力；并且，在每榀型钢拱架的顶部下方均设置有一个竖向临时支撑柱，能有效保证拱顶的稳定性并有效限定拱顶下沉；同时，采用与全断面支撑结构连接为一体的锚固体系对隧道洞外围岩进行有效加固，形成结构稳固的整体性支护体系，能有效避免初期支护变形并能有效保证初期支护的稳定性。