CN104405411B - 超大变断面隧道支护结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种超大变断面隧道支护结构，沿隧道环形包括顶部的拱顶、底部的仰拱、两侧的边墙和边墙外侧的导洞，沿隧道径向包括有内层的二次衬砌，两侧边墙的二次衬砌外侧均沿隧道径向设置有导洞初期支护，导洞初期支护和两侧边墙的二次衬砌之间灌注有靴型大墙脚，拱顶的二次衬砌和仰拱的二次衬砌外侧表面均沿隧道径向设置有初期支护，拱顶的二次衬砌和初期支护之间设置有内层初期支护，拱顶的初期支护和内层初期支护均支承于靴型大墙脚，仰拱的初期支护支承于导洞初期支护。本发明更好地克服软弱地基承载力不足问题，并为上部结构提供稳定基础。

Description

超大变断面隧道支护结构
技术领域
本发明涉及超大断面隧道施工领域，具体涉及一种超大变断面隧道支护结构。
背景技术
随着隧道工程建设的发展，超大断面隧道的支护方案有了长足的进步。但是大的来说基本上都采用基于新奥法的复合式衬砌，且均以锚喷作为初期支护，模筑混凝土作为二次衬砌，支护结构形态也是大同小异，差别仅在于支护的强度刚度不同，如，锚杆长短、喷射混凝土厚度变化、钢架形式变化、是否添加钢纤维、模筑混凝土厚度变化、混凝土标号改变等等。而对于本工程如此大跨度的隧道极其罕见，几无可借鉴经验，且处于洞口段，山体表层岩石大都风化极为严重，强度低，稳定性差，采用传统的支护结构和开挖方式，开挖后拱脚下沉大，拱顶变形不宜控制，甚至导致衬砌开裂、失稳，造成坍塌事故。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种超大变断面隧道支护结构，更好地克服软弱地基承载力不足问题，并为上部结构提供稳定基础。
本发明提供了一种超大变断面隧道支护结构，沿隧道环向包括顶部的拱顶、底部的仰拱、两侧的边墙，沿隧道径向包括有内层的二次衬砌，其特征在于两侧边墙均设置有导洞，边墙由内而外沿隧道径向依次设置有二次衬砌和导洞初期支护，导洞初期支护和二次衬砌之间灌注有靴型大墙脚，拱顶和仰拱由内而外沿隧道径向依次设置有二次衬砌和初期支护，拱顶的初期支护支承于靴型大墙脚。
所述拱顶的二次衬砌和初期支护之间设置有内层初期支护，所述内层初期支护支承于靴型大墙脚。
所述二次衬砌包括首尾相连的仰拱二次衬砌和拱墙二次衬砌，拱墙二次衬砌的横截面呈倒U形并由一侧边墙的底部经拱顶延伸至另一侧边墙底部，仰拱二次衬砌和拱墙二次衬砌的施工缝位于靴型大墙脚内侧壁的中部。
所述初期支护采用含有钢筋网、钢架、喷混凝土的锚固结构构成，所述锚固结构包括系统锚杆。
所述导洞初期支护采用含有钢架、喷混凝土的锚固结构构成，所述锚固结构包括系统锚杆。
所述内层初期支护由钢架和喷混凝土构成。
本发明通过在边墙外侧设置导洞，更好地解决软弱地基承载力不足的问题，拱顶的的初期支护和内层初期支护均支承于导洞内部的靴型大墙角，为上部结构提供稳定基础，同时强化与仰拱的连接；本发明拱顶的初期支护和内层初期支护配合形成双层复合加劲拱顶结构，降低拆除拱顶临时竖撑风险，确保施工安全，且由于实现了提早拆撑，减少临时支撑使用量，增加后续施工自由度，有利于加快施工进度，降低施工成本。
附图说明
图1为本发明示意图
其中，11-拱顶，12-仰拱，13-边墙，2-二次衬砌，21-仰拱二次衬砌，22-拱墙二次衬砌，31-初期支护，32-内层初期支护，41-靴型大墙角，42-导洞初期支护，5-系统锚杆。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
本发明提供了一种超大变断面隧道支护结构，沿隧道环形包括顶部的拱顶11、底部的仰拱12、两侧的边墙13和边墙13外侧的导洞，沿隧道径向包括有内层的二次衬砌2，两侧边墙13的二次衬砌2外侧均沿隧道径向设置有导洞初期支护42，导洞初期支护42和两侧边墙13的二次衬砌2之间灌注有靴型大墙脚41，拱顶11的二次衬砌2和仰拱12的二次衬砌2外侧表面均沿隧道径向设置有初期支护31，拱顶11的二次衬砌2和初期支护31之间设置有内层初期支护32，拱顶11的初期支护31和内层初期支护32均支承于靴型大墙脚41。所述二次衬砌2包括首尾相连的仰拱二次衬砌21和拱墙二次衬砌22，拱墙二次衬砌22的横截面呈倒U形并由一侧边墙13的底部经拱顶11延伸至另一侧边墙13底部，仰拱二次衬砌21和拱墙二次衬砌22的施工缝位于靴型大墙脚41内侧壁的中部。所述初期支护31采用含有钢筋网、钢架、喷混凝土的锚固结构构成，所述锚固结构包括锚杆。所述导洞初期支护42采用含有钢架、喷混凝土的锚固结构构成，所述锚固结构包括锚杆。所述内层初期支护32采用含有钢架和喷混凝土的喷射混凝土结构。
如图所示，本发明包括两侧边墙13、拱顶11、仰拱12三部分，边墙13部位由外至内，即从迎土侧到背土侧，依次设置有含系统锚杆5的导洞初期支护42、靴型大墙脚41、二次衬砌2，即靴型大墙脚41设置于导洞的内部。其中，导洞初期支护42采用25cm厚C30喷混凝土，其内设有纵向间距0.8m/榀的I20钢架。系统锚杆5为3m长φ22mm砂浆锚杆，环、纵向间距分别为1.5m、1.2m；靴型大墙脚41采用C30混凝土灌筑；二次衬砌2分为仰拱二次衬砌21和拱墙二次衬砌22，两者分开灌筑，均为90cm厚模筑C35钢筋混凝土，施工缝近似位于靴型大墙脚41内侧壁中间部位。
拱顶11由外至内，即从迎土侧到背土侧，依次设置有含系统锚杆5的初期支护31、内层初期支护32、二次衬砌2，且初期支护31和内层初期支护32组成均支承于靴型大墙脚41上。其中，初期支护31采用35cm厚C30喷混凝土，其内设置φ8mm钢筋网，网格间距20cm×20cm，纵向间距0.8m/榀的HW200钢架，支承于靴型大墙脚41上。系统锚杆5采用6m长φ32mm自钻式锚杆，环、纵向间距分别为1.5m、1.2m；内层初期支护32采用25cm厚C30喷混凝土，其内设有纵向间距0.8m/榀的180格栅钢架，支承于靴型大墙脚41上；二次衬砌2采用90cm厚模筑C35钢筋混凝土，拱墙二次衬砌22通过模板台车一次性灌筑。
仰拱12由外至内，即从迎土侧到背土侧，依次设置初期支护31、二次衬砌2。其中，初期支护3135cm厚C30喷混凝土，其内设置φ8mm钢筋网，网格间距20cm×20cm，纵向间距0.8m/榀的HW200钢架；二次衬砌2采用90cm厚模筑C35钢筋混凝土，仰拱二次衬砌21先于拱墙二次衬砌22灌筑。
二次衬砌2分为仰拱二次衬砌21和拱墙二次衬砌22，两者分开灌筑，施工缝近似位于靴型大墙脚41内侧壁中间部位；拱墙二次衬砌22通过模板台车一次性灌筑；仰拱二次衬砌21先于拱墙二次衬砌22灌筑。
施工时，首先开挖左侧导洞并及时施作导洞初期支护、临时支护；之后完成左侧导洞内部靴型大墙脚的灌筑，并采用相同工序完成右侧导洞施工。两个导洞既满足了施工稳定要求，探明了前方地质条件，也为扩大的靴型基础施作留下了空间。左右导洞内部的靴型大墙脚为上部结构提供稳定基础，同时强化与仰拱的连接。开挖拱部左侧上半部分并及时施作初期支护、临时竖撑、临时仰拱；之后开挖其下半部并及时施作初期支护、临时竖撑。采用相同程序完成拱部右侧上半部施工后开挖拱部中部并及时施作初期支护，使三部分初期支护连接成拱形结构。然后一次性施作内层初期支护并拆除拱部临时竖撑、临时仰拱。初期支护和内层初期支护形成复合的加劲拱部结构，满足拱部大跨结构的复杂受力要求，并能根据监控量测情况灵活掌控下步结构施作时机。然后开挖核心土，并及时施作仰拱的初期支护。拆除左、右导洞的临时支护后，灌筑仰拱二次衬砌，之后进行隧底填充灌注；最后用模板台车一次性灌筑拱墙二次衬砌。复合的加劲拱部结构降低拆除临时支撑的安全风险，减少临时支撑的使用，增加作业自由度，加快施工进度。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种超大变断面隧道支护结构，沿隧道环向包括顶部的拱顶(11)、底部的仰拱(12)、两侧的边墙(13)，沿隧道径向包括有内层的二次衬砌(2)，其特征在于两侧边墙(13)均设置有导洞，边墙(13)由内而外沿隧道径向依次设置有二次衬砌(2)和导洞初期支护(42)，导洞初期支护(42)和二次衬砌(2)之间灌注有靴型大墙脚(41)，拱顶(11)和仰拱(12)由内而外沿隧道径向依次设置有二次衬砌(2)和初期支护(31)，拱顶(11)的初期支护(31)支承于靴型大墙脚(41)。
2.根据权利要求1所述的超大变断面隧道支护结构，其特征在于拱顶(11)的二次衬砌(2)和初期支护(31)之间设置有内层初期支护(32)，所述内层初期支护(32)支承于靴型大墙脚(41)。
3.根据权利要求1所述的超大变断面隧道支护结构，其特征在于二次衬砌(2)包括首尾相连的仰拱二次衬砌(21)和拱墙二次衬砌(22)，拱墙二次衬砌的横截面呈倒U形并由一侧边墙(13)的底部经拱顶(11)延伸至另一侧边墙(13)底部，仰拱二次衬砌(21)和拱墙二次衬砌(22)的施工缝位于靴型大墙脚(41)内侧壁的中部。
4.根据权利要求1所述的超大变断面隧道支护结构，其特征在于初期支护(31)采用含有钢筋网、钢架、喷混凝土的锚固结构构成，所述锚固结构包括系统锚杆(5)。
5.根据权利要求1所述的超大变断面隧道支护结构，其特征在于导洞初期支护(42)采用含有钢架、喷混凝土的锚固结构构成，所述锚固结构包括系统锚杆(5)。
6.根据权利要求1所述的超大变断面隧道支护结构，其特征在于内层初期支护(32)由钢架和喷混凝土构成。
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