CN201486570U - 高速铁路超大断面老黄土隧道初期支护构造 - Google Patents

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杨建民
赵勇
谭忠盛
王明年
陈赤坤
霍玉华
赵辉雄
刘阳
罗禄森
胖涛
郑宗溪
邱柏川
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Abstract

本实用新型公开了一种高速铁路超大断面老黄土隧道初期支护构造，旨在满足隧道的稳定性及支护安全要求，使施工操作更为方便并降低工程造价。它包括封闭围岩的喷射混凝土层(10)和埋设于其内的全环钢架，全环钢架沿隧道开挖方向间隔设置，相邻两榀全环钢架由连接构件固定连接，所述全环钢架为全环格栅钢架(20)，所述喷射混凝土层(10)的24h早期强度达到12MPa。本实用新型的有益效果是，采用格栅钢架能满足隧道的稳定性及支护安全要求，可大幅度地减少钢材用量，并降低工程造价；超前小导管可以自由穿过格栅钢架内部空隙，施工操作更为方便；格栅钢架和初喷混凝土接触面为两根钢筋，接触面小，喷射混凝土很容易密实。

Description

高速铁路超大断面老黄土隧道初期支护构造
技术领域
本实用新型涉及高速铁路隧道，特别涉及高速铁路超大断面老黄土隧道的初期支护构造。
背景技术
郑州至西安铁路客运专线，线路全长458.8km，是我国在黄土地区新建的运营速度为350km/h的第一条铁路客运专线。全线隧道共计38座，总长约77km，其中黄土隧道总长50km。以往我国修建的黄土隧道最大开挖断面约140m2，且修建很少，该线黄土隧道开挖面积达157～164m2，已属超大断面隧道。如此超大断面黄土隧道的修建，在我国尚无工程可借鉴。该线贺家庄隧道位于黄土台塬地区，地面高程400～460m，相对高差约60m。进出口黄土V形冲沟切割强烈，相对高差较大，岸坡陡峻。该隧道工程地质为Q2老黄土。
初期支护钢架的选型涉及到隧道安全、施工效率、经济性等一系列问题。从目前铁路公路黄土隧道的设计理论来看，衬砌类型普遍采用复合式结构，即锚网喷加钢架组成初期支护和混凝土(或钢筋混凝土)二次衬砌。格栅钢架在开挖面积小于100m2的黄土隧道中应用较多，但在超大断面黄土隧道初期支护中还没有应用。超大断面黄土隧道初期支护中大量采用型钢(工字钢、H型钢)等作为支护钢架。超前小导管是预先设于隧道轮廓线以外一定范围内的支护，或与开挖面后方的支架共同组成的支护系统，是有效的辅助施工措施，可以在隧道开挖后至洞内支护结构产生支护作用前时段内，维持开挖面的稳定。超前小导管导管体设于掌子面前方岩体，由于每一循环开挖后，钢架需要紧贴掌子面架设，然后才施作超前小导管，这样在施工中超前小导管需要穿过钢架横截面，方能实施。施工中存在的问题是，小导管穿过型钢钢架时需要预先在型钢自身打孔，给施工带来很大麻烦，在隧道有限空间内操作困难；型钢钢架架设后复喷混凝土时，型钢背后与初喷混凝土接触面由于面积较大导致复喷时无法喷密实。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高速铁路超大断面老黄土隧道初期支护构造，不仅能满足隧道的稳定性及支护安全要求，而且施工操作更为方便，并有利于降低工程造价。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本实用新型超大断面老黄土隧道初期支护构造，包括封闭围岩的喷射混凝土层和埋设于其内的全环钢架，全环钢架沿隧道开挖方向间隔设置，相邻两榀全环钢架由连接构件固定连接，其特征是：所述全环钢架为全环格栅钢架，所述喷射混凝土层的24h早期强度达到12MPa。
本实用新型的有益效果是，在喷射混凝土层24h的早期强度达到12MPa的条件下，采用格栅钢架能满足隧道的稳定性及支护安全要求；格栅钢架重量轻，可大幅度地减少钢材用量，有利于降低工程造价；超前小导管可以自由穿过格栅钢架内部空隙，因此施工操作更为方便；格栅钢架和初喷混凝土接触面为两根钢筋，接触面小，喷射混凝土很容易密实。
附图说明
本说明书包括如下四幅附图：
图1是本实用新型高速铁路超大断面老黄土隧道初期支护构造的立面图；
图2是本实用新型高速铁路超大断面老黄土隧道初期支护构造中全环格栅钢架的结构安装立面图；
图3是本实用新型高速铁路超大断面老黄土隧道初期支护构造中全环格栅钢架的横截面图；
图4是是本实用新型高速铁路超大断面老黄土隧道初期支护构造中全环格栅钢架的结构示意图。
图中示出部位、构件名称及所对应的标记：喷射混凝土层10、初喷层11、复喷层12、全环格栅钢架20、拱部钢架21、边墙钢架22、仰拱钢架23、纵向连接钢筋30。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
参照图1和图2，本实用新型高速铁路超大断面老黄土隧道初期支护构造，包括封闭围岩的喷射混凝土层10和埋设于其内的全环钢架，全环钢架沿隧道开挖方向间隔设置，相邻两榀全环钢架由连接构件固定连接。所述全环钢架为全环格栅钢架20，所述喷射混凝土层10的24h早期强度达到12MPa。参照图4，所述全环格栅钢架20由拱部钢架21、边墙钢架22、仰拱钢架23分段对接而成。参照图3，所述全环格栅钢架20采用的是四肢主筋钢架，主筋为Φ25mm的钢筋。参照图1，所述连接构件为环向间隔设置的纵向连接钢筋30，纵向连接钢筋30通常可采用Φ22mm的钢筋。参照图2，所述喷射混凝土层10由初喷层11、复喷层12复合构成，全环钢架位于复喷层12内，即施工中先喷射混凝土形成初喷层11封闭围岩表面，在安装格栅钢架后再喷射混凝土形成复喷层12。
申请人在该线贺家庄老黄土隧道开展了型钢钢架、格栅钢架现场对比支护试验研究。型钢钢架采用工25a型钢架，格栅钢架采用四肢主筋(Φ25mm)钢架。试验结果如下：
(1)两种钢架初期支护变形相当；两种钢架的应力均在允许值范围之内，但格栅钢架应力较小；格栅钢架围岩-初期支护接触压力分布较均匀。
(2)两种钢架组合支护在控制大断面黄土隧道拱顶下沉方面无明显差异，型钢钢架组合支护在控制隧道初期支护水平收敛位移方面具有一定优势。
(3)由喷射混凝土早期强度对组合体支护效果的影响可知，在大断面黄土隧道中，两种钢架的差别主要体现在对水平位移的约束上，刚度更大的型钢组合体对水平位移的约束作用更大；尽管刚度不一，但两者的各阶段位移比例大致相当。
试验结果表明，在喷射混凝土层10的24h早期强度达到12MPa时，超大断面老黄土隧道采用格栅钢架、喷射混凝土组合支护可以满足隧道的稳定性及支护安全要求。除此之外，工25a型钢钢架横截面积48.5cm2，每榀重量为1745kg，格栅钢架4肢钢筋横截面积15.2cm2，每榀重量为850kg，格栅钢架重量远轻于型钢钢架，因此可大幅度地减少钢材用量，有利于降低工程造价。参照图1，超前小导管可以自由穿过格栅钢架内部空隙，施工操作更为方便。格栅钢架和初喷混凝土接触面为两根钢筋，接触面小，喷射混凝土很容易密实。
以上所述只是用图解说明本实用新型高速铁路超大断面老黄土隧道初期支护构造的一些原理，并非是要将本实用新型局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本实用新型所申请的专利范围。

Claims (5)

1.高速铁路超大断面老黄土隧道初期支护构造，包括封闭围岩的喷射混凝土层(10)和埋设于其内的全环钢架，全环钢架沿隧道开挖方向间隔设置，相邻两榀全环钢架由连接构件固定连接，其特征是：所述全环钢架为全环格栅钢架(20)，所述喷射混凝土层(10)的24h早期强度达到12MPa。
2.如权利要求1所述高速铁路超大断面老黄土隧道初期支护构造，其特征是：所述全环格栅钢架(20)由拱部钢架(21)、边墙钢架(22)、仰拱钢架(23)分段对接而成。
3.如权利要求2所述高速铁路超大断面老黄土隧道初期支护构造，其特征是：所述全环格栅钢架(20)采用的是四肢主筋钢架，主筋为Φ25mm的钢筋。
4.如权利要求3所述高速铁路超大断面老黄土隧道初期支护构造，其特征是：所述连接构件为环向间隔设置的纵向连接钢筋(30)，纵向连接钢筋(30)为Φ22mm的钢筋
5.如权利要求1所述高速铁路超大断面老黄土隧道初期支护构造，其特征是：所述喷射混凝土层(10)由初喷层(11)、复喷层(12)复合构成，全环钢架位于复喷层(12)内。
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