CN108756948B - 一种大跨度隧道预应力锚网支岩壳自承载支护结构 - Google Patents

一种大跨度隧道预应力锚网支岩壳自承载支护结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大跨度隧道预应力锚网支岩壳自承载支护结构，其包括：第一支护结构，其用于支护隧道0～2m范围的表层围岩；第二支护结构，其用于支护隧道2～6m范围的浅层围岩；第三支护结构，其用于支护隧道6～11m范围的中层围岩。其能够有效控制超大跨软弱围岩隧道的变形，确保超大跨软弱围岩隧道的稳定和安全。

Description

一种大跨度隧道预应力锚网支岩壳自承载支护结构
技术领域
本发明涉及岩土工程领域，特别涉及一种大跨度隧道预应力锚网支岩壳自承载支护结构。
背景技术
现有技术中，对于中、小跨度隧道，如单、双线铁路隧道的施工过程中，其开挖跨度一般小于15m，其采用的常用支护结构形式是由锚杆、喷射混凝土、钢架、二衬模筑混凝土组成的复合式衬砌；而对于开挖跨度超过30m的大跨、超大跨隧道，尤其是超大跨软弱围岩隧道，目前研究成果较少，技术尚不成熟。
发明内容
针对上述缺陷，本发明提供了一种大跨度隧道预应力锚网支岩壳自承载支护结构，其能够有效控制超大跨软弱围岩隧道的变形，确保超大跨软弱围岩隧道的稳定和安全。
本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下：
提供了一种大跨度隧道预应力锚网支岩壳自承载支护结构，其包括：第一支护结构，其用于支护隧道0～2m范围的表层围岩；第二支护结构，其用于支护隧道2～6m范围的浅层围岩；第三支护结构，其用于支护隧道6～11m范围的中层围岩。
优选的，所述第一支护结构包括：格栅钢架，其环绕所述隧道内壁设置；以及混凝土层，其通过在所述格栅钢架上喷射混凝土形成。
优选的，所述格栅钢架包括：靠近围岩的内钢架件、连接件以及通过连接件与所述内钢架件连接的外钢架件；所述内钢架件与外钢架件均包括：平行设置的两支撑件以及设置于两支撑件之间的填充件。
优选的，所述填充件包括：“∞”型件和/或“X”型件和/或“[”型件。
优选的，所述第二支护结构包括：第一锚杆，其一端连接所述第一支护结构，另一端延伸至2～6m范围的浅层围岩内。
优选的，所述第三支护结构包括：第二锚杆，其一端连接所述第一支护结构，另一端延伸至6～11m范围的中层围岩内。
优选的，所述第二锚杆为预应力锚杆。
优选的，所述大跨度隧道预应力支护结构还包括：第四支护结构，其用于支护隧道11～25m范围的深层围岩。
优选的，所述第四支护结构包括：预应力锚索，其一端连接所述第一支护结构，另一端延伸至11～25m范围的深层围岩内。
优选的，所述大跨度隧道预应力支护结构还包括：混凝土衬砌，其环绕所述第一支护结构设置。
本发明的大跨度隧道预应力锚网支岩壳自承载支护结构能够有效控制超大跨软弱围岩隧道的变形，确保超大跨软弱围岩隧道的稳定和安全。
附图说明
图1为本发明实施例一中大跨度隧道预应力锚网支岩壳自承载支护结构的整体结构图；
图2为本发明实施例一中第一锚杆、第二锚杆以及预应力锚杆的布设图；
图3为本发明实施例一中格栅钢架的俯视图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
实施例一：
如图1-3所示，本发明为一种大跨度隧道预应力支护结构，具体为一种大跨度隧道预应力锚网支岩壳自承载支护结构，适用于开挖跨度超过30m的隧道，其包括：第一支护结构，其用于支护隧道0～2m范围的表层围岩；第二支护结构，其用于支护隧道2～6m范围的浅层围岩；第三支护结构，其用于支护隧道6～11m范围的中层围岩；第四支护结构，其用于支护隧道11～25m范围的深层围岩；以及混凝土衬砌6，其环绕所述第一支护结构设置。
具体的，所述第一支护结构包括：格栅钢架1，其环绕所述隧道内壁设置；以及混凝土层2，其通过在所述格栅钢架1上喷射混凝土形成，优选的，所述混凝土层2的厚度为30-40cm(特别优选为35cm)，由此形成隧道的第一道承载圈。
所述格栅钢架1包括：靠近围岩的内钢架件11、连接件12以及通过连接件12与所述内钢架件11连接的外钢架件13；所述连接件12包括至少2根平行设置的钢筋肋，且其直径为22mm；所述内钢架件11与外钢架件13结构相同，两者中心线之间的间距为750mm，其均包括：平行设置的两支撑件110以及设置于两支撑件110之间的填充件；且所述填充件包括：“∞”型件120和/或“X”型件121和/或“[”型件122，由此，当需要通过其他锚索结构(如对拉锚索等)对所述支护结构整体进行锚固时，锚索钢绞线可穿过连接件12之间，且通过锚头的圆形垫板100(其直径大于两连接件12之间的间距)将格栅钢架1整体固定到相应结构(如围岩上)，在此基础上，格栅钢架1还通过不同形态的填充件增强格栅钢架1整体的结构强度，提高其对于隧道围岩的支撑能力。
所述第二支护结构包括：若干第一锚杆3，其一端连接所述第一支护结构的混凝土层2，另一端延伸至2～6m范围的浅层围岩内，优选的，所述第一锚杆3为长6m，若干第一锚杆3之间的环向间距为2-3m(优选为2.4m)、纵向间距为1-2m(优选为1.6m)，且直径为25mm，本实施例中，所述第一锚杆3为药卷锚杆；由此，所述第二支护结构与浅层围岩共同形成第二道承载圈。
所述第三支护结构包括：若干第二锚杆4，其一端连接所述第一支护结构的混凝土层2，另一端延伸至6～11m范围的中层围岩内，优选的，所述第二锚杆4为长11m，若干第二锚杆4之间的环向间距为1-1.5m(优选为1.2m)、纵向间距为1-2m(优选为1.6m)，且直径为32mm，本实施例中，所述第二锚杆4为预应力锚杆，且其预应力100kN；由此，所述第三支护结构与中层围岩共同形成第三道承载圈。
所述第四支护结构包括：若干预应力锚索5，其一端连接所述第一支护结构的混凝土层2，另一端延伸至11～25m范围的深层围岩内，用于支护隧道11～25m范围的深层围岩，优选的，所述预应力锚索5长25m，若干预应力锚索5之间的环向间距为2-3m(优选为2.4m)、纵向间距为2-3m(优选为2.4m)，且其预应力1000kN；由此，所述第四支护结构与深层围岩共同形成第四道承载圈。
最后，所述混凝土衬砌6由厚度为60cm的模筑钢筋混凝土衬砌结构组成，由此作为隧道支护的安全储备。
综上所述，本发明的大跨度隧道预应力锚网支岩壳自承载支护结构适用于开挖跨度超过30m的隧道，其能与隧道围岩组成若干道承载圈，由此可极大增强对于隧道围岩的支撑、支护能力，能够有效控制超大跨软弱围岩隧道的变形，确保超大跨软弱围岩隧道的稳定和安全；其次，其通过采用锚杆、锚索组成的围岩自承载支护体系，可以大幅度减小二衬的厚度，节省混凝土用量，降低工程投资。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种大跨度隧道预应力锚网支岩壳自承载支护结构，其特征在于，包括：第一支护结构，其用于支护隧道0～2m范围的表层围岩；第二支护结构，其用于支护隧道2～6m范围的浅层围岩；第三支护结构，其用于支护隧道6～11m范围的中层围岩；第四支护结构，其用于支护隧道11～25m范围的深层围岩；混凝土衬砌，其环绕所述第一支护结构设置；
所述第一支护结构包括：格栅钢架，其环绕所述隧道内壁设置；以及混凝土层，其通过在所述格栅钢架上喷射混凝土形成；
所述格栅钢架包括：靠近围岩的内钢架件、连接件以及通过连接件与所述内钢架件连接的外钢架件；所述内钢架件与外钢架件均包括：平行设置的两支撑件以及设置于两支撑件之间的填充件；
所述填充件包括：“∞”型件和/或“X”型件和/或“[”型件；
所述第二支护结构包括：第一锚杆，其一端连接所述第一支护结构，另一端延伸至2～6m范围的浅层围岩内；
所述第三支护结构包括：第二锚杆，其一端连接所述第一支护结构，另一端延伸至6～11m范围的中层围岩内；
所述第二锚杆为预应力锚杆；
所述第四支护结构包括：预应力锚索，其一端连接所述第一支护结构，另一端延伸至11～25m范围的深层围岩内。
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