[实用新型]超大变断面隧道超前支护结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及山岭隧道施工领域，具体涉及一种超大变断面隧道超前支护结构。

背景技术

在隧道施工时，如果围岩完全不能自稳，施工是不可能的。自稳时间与围岩性质和隧道一次开挖跨度有关，围岩越差，一次开挖跨度越大，自稳时间越短，以致于开挖后缺少足够时间进行支护施工。超前支护正是为解决这一问题而发展起来的。根据地质工程环境、隧道开挖断面及施工工法等条件，超前支护又有多种不同形式，其中包括超前管棚、掌子面喷混凝土(正面喷混凝土)、掌子面锚杆(正面锚杆)、钢插板超前支护、冻结法、水平高压旋喷法、预衬砌、超前深孔帷幕注浆等等。对于特别软弱围岩中修建跨度达到20～30m的特大跨度隧道，若简单采用上述某一种超前支护形式，则会由于未考虑不同部位，不同施工工法而出现走极端，要么安全不能保证，要么某些部位过于保守。因此，为了确保超前支护的安全、经济、有效，有必要优化超前支护形式的交叉使用，非均衡设置各部位支护强度和刚度，有效提高各部超前支护结构利用率，另一方面也为简化临时支撑形式，优化开挖工序，加快施工进度提供条件。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供了一种超大变断面隧道超前支护结构，确保在特别软弱围岩中开挖超大变断面隧道的安全性，同时减少临时支撑的使用，增加作业自由度，加快施工进度。

本实用新型提供了一种超大变断面隧道超前支护结构，包括由待挖掘的主洞的围岩，待挖掘的主洞拱顶处围岩沿隧道开挖轮廓线外排列有沿隧道纵向方向布置的两层高压水平旋喷桩，两层旋喷桩之间内嵌有沿隧道纵向方向布置的超前长管棚，待挖掘的主洞的掌子面拱部沿隧道开挖方向设置有多个沿隧道纵向方向布置的高压水平旋喷桩，待挖掘的主洞的掌子面核心土沿隧道开挖方向设置有多个超前玻纤锚管。

本实用新型还包括位于待挖掘主洞两侧的待挖掘的侧洞的围岩，待挖掘的侧洞拱顶处围岩沿隧道开挖轮廓线外排列有一层沿隧道纵向方向布置的高压水平旋喷桩，待挖掘的侧洞与待挖掘的主洞之间的拱脚处围岩沿隧道开挖轮廓线外设置有多根沿隧道纵向方向布置的高压水平旋喷桩。

所述待挖掘的侧洞拱顶外侧的相邻高压水平旋喷桩的咬合处设置有超前小导管。

所述待挖掘的主洞拱顶外侧的相邻高压水平旋喷桩的咬合处设置有超前小导管。

所述位于待挖掘的主洞掌子面拱部的多个高压水平旋喷桩沿隧道开挖方向上分为多层，每层高压水平旋喷桩均为环形布置。

所述位于待挖掘的主洞掌子面核心土的多个超前玻纤锚管沿隧道开挖方向分为多层，相邻两层的超前玻纤锚管为错落设置。

本实用新型联合使用多种超前支护形式，全方位多部位实施，刚性柔性相结合。本实用新型纵横向支护体系，软硬兼施，既充分发挥了各自的结合支护力学特点，又能很好的协同工作，取得良好的整体预支护效果。其中，纵向支护主要以位于待挖掘的主洞拱顶轮廓线外侧的刚性超前长管棚为主，其特点是纵向刚度大、具有纵向悬臂梁(纵抬梁)和支护棚架的预支护效应，形成纵向空间效应，为下部开挖创造了洞顶纵向稳定支护体系；横向支护主要以待挖掘的主洞拱顶轮廓线外侧的多层横向分布的柔性旋喷桩为主，旋喷施作方便、相互咬合成环，从而形成横向柔性拱，能有效承担上部压力并通过大拱座传递给周围岩层，同时能有效阻隔洞顶汇水下渗以防软化围岩。本实用新型纵向刚性抄起大管棚和横向柔性双层旋喷桩巧妙结合，能有效发挥各自的支护力学特性，也有效克服看单独支护的受力缺陷，两者协同工作，刚柔相济、互为补充，能更好的适应复杂地层环境，形成良好的预支护效果，满足了复杂受力条件下超大断面施工开挖的稳定要求。本实用新型在充分考虑大断面分步施工特点的基础上，提出了多层次的预支护措施,其中洞口采用了纵横向刚柔结合的“大管棚+旋喷桩”立体预支护结构；待挖掘的侧洞拱顶轮廓线外采用了旋喷桩辅以超前小导管的超前支护方式；待挖掘的主洞施工时拱部的双层旋喷桩局部补充施作超前小导管；掌子面拱部施水平旋喷桩，掌子面核心土采用玻纤锚管实现超前预加固，充分考虑了后续破除的便利性，有效控制掌子面挤出变形(即沿隧道轴向的纵向位移)。本实用新型实现了整体和局部的有机结合，在不同的空间段和时间段协同工作，一方面加固了围岩、控制了下步开挖的围岩变形，同时由于洞顶和掌子面稳定性大大增加，可有效减少临时支撑的使用，增加开挖自由度，方便大型机械作业，有利于合理加快施工进度。

附图说明

图1为本实用新型示意图

其中，1-待挖掘的主洞，2-待挖掘的侧洞，3-旋喷桩，4-长管棚，5-掌子面拱部，6-核心土，7-玻纤锚管。