[发明专利]一种适应于昔格达地层的大断面隧道支护结构及施工方法

说明书

本发明中公开了一种适应于昔格达地层的大断面隧道支护结构及施工方法，涉及隧道施工技术领域，支护结构包括双层钢拱架和锚固支架，昔格达地层采用三台阶七步开挖法进行隧道开挖施工，以形成有上台阶、中台阶和下台阶的开挖断面，在开挖隧道的顶部架设双层钢拱架，上台阶、中台阶及下台阶均设置有锚固支架，每层台阶的锚固支架均与双层钢拱架进行焊接，以使得整个支护系统形成一个纵向连接体系对隧道进行支护；施工方法采用管棚超前加固‑三台阶七步开挖法进行隧道开挖‑施做隧道支护结构；针对昔格达地层特点，通过实施本技术方案，可有效改善隧道开挖后昔格达地层的围岩状态，增加结构的稳定性，严格控制隧道变形，防止地面建筑物的沉降或变形。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体地讲，涉及一种适应于昔格达地层的大断面隧道支护结构及施工方法。

背景技术

昔格达地层是分布于我国攀西地区的一种特殊半成岩，主要由黏土岩、粉砂质黏土岩和粉砂岩组成，具有孔隙比大、粘结力和水稳性差等特点。昔格达地层是工程性质极差的软土岩层，大断面隧道穿越昔格达地层往往存在地质灾害频发的现象，而该地层的大断面隧道施工过程表现为围岩自稳能力差、隧道大变形问题严重、掌子面坍塌等现象。针对昔格达地层的这些地质灾害，目前几乎没有有效的应对措施。

但在我国的成昆线，多达十几条在建隧道穿过昔格达地层，现有施工方法至少存在以下技术缺陷：一方面施工过程中突发性的坍塌、大变形等地质灾害严重威胁施工人员及设备的安全、影响施工进度，另一方面过大的围岩压力以及大变形容易造成初期支护失效、地上既有建筑下沉等危害。因此，如何有效改善昔格达地层大断面隧道工程围岩条件及严格控制昔格达地层及其地面建筑物的沉降和变形，成为了昔格达地层大断面隧道施工中亟待解决的工程难题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种适应于昔格达地层的大断面隧道支护结构，可有效改善开挖后昔格达地层的围岩支护状态，增加结构的稳定性，有效严格控制隧道变形，防止地面建筑物的沉降或变形。

本发明采用的技术方案如下：

一种适应于昔格达地层的大断面隧道支护结构，所述大断面隧道支护结构包括双层钢拱架和锚固支架，所述昔格达地层采用三台阶七步开挖法进行隧道开挖施工，以形成有上台阶、中台阶和下台阶的开挖断面，在开挖隧道的顶部架设所述双层钢拱架，所述上台阶、中台阶及下台阶的水平断面上均设置有所述锚固支架，每层台阶的所述锚固支架均与双层钢拱架进行焊接，以使得整个支护系统形成一个纵向连接体系对隧道进行支护。

上述技术方案优选地，所述锚固支架包括锁脚锚杆和大锁脚锚杆，在每层所述台阶支护施工时，在所述上台阶拱脚两侧各设置2根42mm锁脚锚杆和2根76mm大锁脚锚杆，在所述中台阶及下台阶拱脚两侧同样各设置2根42mm锁脚锚杆和2根76mm大锁脚锚杆，锁脚锚杆打入地层2/3固定，大锁脚锚杆打入1/2固定，锁脚锚杆和大锁脚锚杆二者采用钢丝进行绑扎连接；本技术方案中每层台阶的锚固支架均与双层钢拱架焊接固定，锚固支架作为隧道支护结构的重要组成部分，通过增强锁脚锚杆的结构强度及调整合理的支护参数，可显著改善整个隧道支护结构受力条件，增加整体结构的稳定性，进而严格控制控制隧道变形及位移沉降。

上述技术方案优选地，所述锚固支架设于距离拱脚20cm-30cm范围内并与所述双层钢拱架轴线呈40°-50°夹角范围内插入岩体；进一步优选，所述锚固支架设于距离拱脚25cm处并与所述双层钢拱架轴线呈45°夹角插入岩体，根据昔格达地层的特殊性质，采取加强锁脚锚杆参数、大拱脚支护、掌子面预加固等综合措施控制隧道变形。

上述技术方案优选地，所述大断面隧道支护结构中的所述双层钢拱架包括采用HW175型钢制成的外层钢拱架和采用I18型钢制成的内层钢拱架。