超大變斷面隧道超前支護(hù)結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及山嶺隧道施工領(lǐng)域，具體涉及一種超大變斷面隧道超前支護(hù)結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在隧道施工時(shí)，如果圍巖完全不能自穩(wěn)，施工是不可能的。自穩(wěn)時(shí)間與圍巖性質(zhì)和隧道一次開(kāi)挖跨度有關(guān)，圍巖越差，一次開(kāi)挖跨度越大，自穩(wěn)時(shí)間越短，以致于開(kāi)挖后缺少足夠時(shí)間進(jìn)行支護(hù)施工。超前支護(hù)正是為解決這一問(wèn)題而發(fā)展起來(lái)的。根據(jù)地質(zhì)工程環(huán)境、隧道開(kāi)挖斷面及施工工法等條件，超前支護(hù)又有多種不同形式，其中包括超前管棚、掌子面噴混凝土(正面噴混凝土)、掌子面錨桿(正面錨桿)、鋼插板超前支護(hù)、凍結(jié)法、水平高壓旋噴法、預(yù)襯砌、超前深孔帷幕注漿等等。對(duì)于特別軟弱圍巖中修建跨度達(dá)到20?30m的特大跨度隧道，若簡(jiǎn)單采用上述某一種超前支護(hù)形式，則會(huì)由于未考慮不同部位，不同施工工法而出現(xiàn)走極端，要么安全不能保證，要么某些部位過(guò)于保守。因此，為了確保超前支護(hù)的安全、經(jīng)濟(jì)、有效，有必要優(yōu)化超前支護(hù)形式的交叉使用，非均衡設(shè)置各部位支護(hù)強(qiáng)度和剛度，有效提高各部超前支護(hù)結(jié)構(gòu)利用率，另一方面也為簡(jiǎn)化臨時(shí)支撐形式，優(yōu)化開(kāi)挖工序，加快施工進(jìn)度提供條件。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種超大變斷面隧道超前支護(hù)結(jié)構(gòu)，確保在特別軟弱圍巖中開(kāi)挖超大變斷面隧道的安全性，同時(shí)減少臨時(shí)支撐的使用，增加作業(yè)自由度，加快施工進(jìn)度。
[0004]本實(shí)用新型提供了一種超大變斷面隧道超前支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括由待挖掘的主洞的圍巖，待挖掘的主洞拱頂處圍巖沿隧道開(kāi)挖輪廓線外排列有沿隧道縱向方向布置的兩層高壓水平旋噴粧，兩層旋噴粧之間內(nèi)嵌有沿隧道縱向方向布置的超前長(zhǎng)管棚，待挖掘的主洞的掌子面拱部沿隧道開(kāi)挖方向設(shè)置有多個(gè)沿隧道縱向方向布置的高壓水平旋噴粧，待挖掘的主洞的掌子面核心土沿隧道開(kāi)挖方向設(shè)置有多個(gè)超前玻纖錨管。
[0005]本實(shí)用新型還包括位于待挖掘主洞兩側(cè)的待挖掘的側(cè)洞的圍巖，待挖掘的側(cè)洞拱頂處圍巖沿隧道開(kāi)挖輪廓線外排列有一層沿隧道縱向方向布置的高壓水平旋噴粧，待挖掘的側(cè)洞與待挖掘的主洞之間的拱腳處圍巖沿隧道開(kāi)挖輪廓線外設(shè)置有多根沿隧道縱向方向布置的高壓水平旋噴粧。
[0006]所述待挖掘的側(cè)洞拱頂外側(cè)的相鄰高壓水平旋噴粧的咬合處設(shè)置有超前小導(dǎo)管。
[0007]所述待挖掘的主洞拱頂外側(cè)的相鄰高壓水平旋噴粧的咬合處設(shè)置有超前小導(dǎo)管。
[0008]所述位于待挖掘的主洞掌子面拱部的多個(gè)高壓水平旋噴粧沿隧道開(kāi)挖方向上分為多層，每層高壓水平旋噴粧均為環(huán)形布置。
[0009]所述位于待挖掘的主洞掌子面核心土的多個(gè)超前玻纖錨管沿隧道開(kāi)挖方向分為多層，相鄰兩層的超前玻纖錨管為錯(cuò)落設(shè)置。
[0010]本實(shí)用新型聯(lián)合使用多種超前支護(hù)形式，全方位多部位實(shí)施，剛性柔性相結(jié)合。本實(shí)用新型縱橫向支護(hù)體系，軟硬兼施，既充分發(fā)揮了各自的結(jié)合支護(hù)力學(xué)特點(diǎn)，又能很好的協(xié)同工作，取得良好的整體預(yù)支護(hù)效果。其中，縱向支護(hù)主要以位于待挖掘的主洞拱頂輪廓線外側(cè)的剛性超前長(zhǎng)管棚為主，其特點(diǎn)是縱向剛度大、具有縱向懸臂梁(縱抬梁)和支護(hù)棚架的預(yù)支護(hù)效應(yīng)，形成縱向空間效應(yīng)，為下部開(kāi)挖創(chuàng)造了洞頂縱向穩(wěn)定支護(hù)體系；橫向支護(hù)主要以待挖掘的主洞拱頂輪廓線外側(cè)的多層橫向分布的柔性旋噴粧為主，旋噴施作方便、相互咬合成環(huán)，從而形成橫向柔性拱，能有效承擔(dān)上部壓力并通過(guò)大拱座傳遞給周圍巖層，同時(shí)能有效阻隔洞頂匯水下滲以防軟化圍巖。本實(shí)用新型縱向剛性抄起大管棚和橫向柔性雙層旋噴粧巧妙結(jié)合，能有效發(fā)揮各自的支護(hù)力學(xué)特性，也有效克服看單獨(dú)支護(hù)的受力缺陷，兩者協(xié)同工作，剛?cè)嵯酀?jì)、互為補(bǔ)充，能更好的適應(yīng)復(fù)雜地層環(huán)境，形成良好的預(yù)支護(hù)效果，滿足了復(fù)雜受力條件下超大斷面施工開(kāi)挖的穩(wěn)定要求。本實(shí)用新型在充分考慮大斷面分步施工特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了多層次的預(yù)支護(hù)措施，其中洞口采用了縱橫向剛?cè)峤Y(jié)合的“大管棚+旋噴粧”立體預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)；待挖掘的側(cè)洞拱頂輪廓線外采用了旋噴粧輔以超前小導(dǎo)管的超前支護(hù)方式；待挖掘的主洞施工時(shí)拱部的雙層旋噴粧局部補(bǔ)充施作超前小導(dǎo)管；掌子面拱部施水平旋噴粧，掌子面核心土采用玻纖錨管實(shí)現(xiàn)超前預(yù)加固，充分考慮了后續(xù)破除的便利性，有效控制掌子面擠出變形(即沿隧道軸向的縱向位移)。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了整體和局部的有機(jī)結(jié)合，在不同的空間段和時(shí)間段協(xié)同工作，一方面加固了圍巖、控制了下步開(kāi)挖的圍巖變形，同時(shí)由于洞頂和掌子面穩(wěn)定性大大增加，可有效減少臨時(shí)支撐的使用，增加開(kāi)挖自由度，方便大型機(jī)械作業(yè)，有利于合理加快施工進(jìn)度。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型示意圖
[0012]其中，1-待挖掘的主洞，2-待挖掘的側(cè)洞，3-旋噴粧，4-長(zhǎng)管棚，5-掌子面拱部，6-核心土，7-玻纖錨管。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明:
[0014]本實(shí)用新型提供了一種超大變斷面隧道超前支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括由待挖掘的主洞I和待挖掘的側(cè)洞2組成的隧道斷面，所述待挖掘的側(cè)洞2位于待挖掘的主洞I的兩側(cè)，待挖掘的主洞I拱頂處圍巖沿隧道開(kāi)挖輪廓線外排列有兩層沿隧道縱向方向布置的高壓水平旋噴粧3，兩層旋噴粧3之間內(nèi)嵌有沿隧道縱向方向布置的超前長(zhǎng)管棚4，待挖掘的側(cè)洞2拱頂處圍巖沿隧道開(kāi)挖輪廓線外排列有沿隧道縱向方向布置的一層高壓水平旋噴粧3，待挖掘的側(cè)洞2與待挖掘的主洞I之間的拱腳處圍巖沿隧道開(kāi)挖輪廓線外設(shè)置有多根沿隧道縱向方向布置的高壓水平旋噴粧3，所述待挖掘的側(cè)洞2拱頂外側(cè)的相鄰高壓水平旋噴粧3的咬合處設(shè)置有超前小導(dǎo)管。待挖掘的主洞I拱頂設(shè)置雙層水平高壓旋噴粧3，在兩層之間內(nèi)嵌超前長(zhǎng)管棚4，通過(guò)兩者的聯(lián)合使用，增加支護(hù)剛度，提高縱向梁作用。同時(shí)在待挖掘的主洞I和待挖掘的測(cè)洞之間的拱腳處增設(shè)旋噴粧3，形成大拱腳，增大拱腳承載能力，防止拱部超前支護(hù)結(jié)構(gòu)整體下沉。所述待挖掘的主洞I拱頂外側(cè)的相鄰高壓水平旋噴粧3的絞合處設(shè)置有超前小導(dǎo)管。待挖掘的側(cè)洞2洞頂采用單層水平高壓旋噴粧3，施工時(shí)可根據(jù)圍巖自穩(wěn)條件和待挖掘的側(cè)洞2大小可靈活選用是否加密旋噴粧3，使相鄰粧加固區(qū)出現(xiàn)疊加。具體實(shí)施例中，待挖掘的主洞I拱頂設(shè)置的雙層旋噴粧3直徑為500mm，環(huán)向相鄰粧中心距40cm，內(nèi)、夕卜層旋噴粧3中心距40cm，內(nèi)層靠近隧道側(cè)旋噴粧3中心距開(kāi)挖外輪廓46cm ;超前長(zhǎng)管棚4采用Φ 180mm鋼花管，壁厚10mm，環(huán)向相鄰管中心距40cm，管中心距開(kāi)挖外輪廓