CN205477639U - 一种用于风积沙地层的公路隧道支护结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于风积沙地层的公路隧道支护结构。在风积沙地质条件下进行隧道修建，开挖后毛洞基本无法自稳。本实用新型沿径向自外向内包括初期支护和二次衬砌，沿环向包括上方的隧道拱部、中部两侧的隧道边墙、下方的隧道仰拱，于隧道拱部初期支护外的隧道开挖轮廓线外缘环向布置超前支护，超前支护由沿隧道纵向布置的多环前后搭接的高压旋喷桩组成，环向相邻的高压旋喷桩的横截面互相重叠。本实用新型采用一系列相互搭接重叠的水平高压旋喷桩形成连续、密实、具有一定厚度的加固体，完全覆盖隧道开挖轮廓上方临空面，全面封挡沙粒泄漏路径，保障上方沙层稳定，隧道施工得以顺利进行。

Description

一种用于风积沙地层的公路隧道支护结构

技术领域

本实用新型属于公路隧道工程技术领域，具体涉及一种用于风积沙地层的公路隧道支护结构。

背景技术

风积沙地层具有结构松散、颗粒单一、粒径小、注浆渗透性差、抗剪强度低、无自稳力等特点，在外力作用下极易松散和破碎。在风积沙地质条件下进行隧道修建，开挖后毛洞基本无法自稳，洞室顶部一旦形成临空面，沙体即刻泄漏，并持续漏沙直到上部地层破坏贯通至地表。由此带来相当大的施工安全风险，为应对漏沙问题，使工程措施费成倍增加并延误工期，极端的大体量贯通式漏沙甚至会造成停工或滞工情况，风积沙地层隧道修建课题成为行业内非常棘手的难题。

现有的公路隧道支护结构基本都采用基于新奥法修建理念的复合式衬砌，采用喷锚衬砌作为初期支护，模筑混凝土作为二次衬砌，在地质条件较差的地段辅以注浆小导管或大管棚作为超前支护，对隧道上方围岩采取改良加固等措施，以提高支护结构和围边围岩的刚度及强度来达到安全施工的目的。显而易见，现有的隧道支护结构体系并不适应风积沙地层支护要求，常规的注浆手段在风积沙地层中形成的加固体尺寸很小，无论是小导管还是大管棚均无法封堵粒径微小且易于泄漏的风积沙颗粒，沙粒会从超前支护缝隙中泄漏滑落。

伴随国家层面“一带一路”战略和“城镇化”发展政策的进一步深入落实，中西部地区交通基础设施的建设进入新一轮的快速发展阶段，穿越风沙区域的公路工程数量日益增多，风积沙地层隧道工程建设难题逐步突显。因此，用于风积沙地层的公路隧道支护结构，必须针对封堵漏沙的关键功能需求进行升级改造。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用于风积沙地层的公路隧道支护结构, 解决了现有公路隧道结构无法封挡施工过程沙体泄漏，不能满足风积沙地层隧道支护要求的问题。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种用于风积沙地层的公路隧道支护结构，沿径向自外向内包括初期支护和二次衬砌，沿环向包括上方的隧道拱部、中部两侧的隧道边墙、下方的隧道仰拱，其特征在于：

于隧道拱部初期支护外的隧道开挖轮廓线外缘环向布置超前支护，超前支护由沿隧道纵向布置的多环前后搭接的高压旋喷桩组成，环向相邻的高压旋喷桩的横截面互相重叠。

超前支护环向的布置范围为隧道拱部180°。

高压旋喷桩桩径为60cm，环向搭接重叠量为20cm，具有5°的外插角。

隧道拱部的拱脚处设置有楔形的初期支护扩大拱脚，扩大部分横向宽度与高压旋喷桩桩径相同；

初期支护扩大拱脚底面设置有初期支护锁脚锚管。

本实用新型具有以下优点：

本实用新型在现有公路隧道支护结构的基础上，改良超前支护的构造，采用一系列相互搭接重叠的水平高压旋喷桩形成连续、密实、具有一定厚度的加固体，完全覆盖隧道开挖轮廓上方临空面，全面封挡沙粒泄漏路径，保障上方沙层稳定，隧道施工得以顺利进行。

本实用新型结构能充分满足风积沙地层隧道开挖支护的要求，显著提升施工安全性，避免安全与质量事故，明显缩短施工工期，降低工程造价。

附图说明

图1是本实用新型结构横断面示意图；

图2是本实用新型结构纵断面示意图；

图3是本实用新型结构的超前支护旋喷桩示意图；

图4是本实用新型结构的初期支护扩大拱脚示意图。

图中，1-超前支护，2-初期支护，3-二次衬砌，11-高压旋喷桩，21-初期支护扩大拱脚，22-初期支护锁脚锚管，101-隧道拱部，102-隧道边墙，103-隧道仰拱。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型进行详细的说明。

本实用新型涉及的一种用于风积沙地层的公路隧道支护结构，为扁平环形的层状复合结构，沿径向自外向内包括初期支护2和二次衬砌3，沿环向包括上方的隧道拱部101、中部两侧的隧道边墙102、下方的隧道仰拱103。

初期支护2为包含钢架、钢筋网、喷射混凝土的复合结构，二次衬砌3由钢筋混凝土浇筑形成。于隧道拱部101初期支护2外的隧道开挖轮廓线外缘环向布置超前支护1，超前支护1由沿隧道纵向布置的多环前后搭接的高压旋喷桩11组成，环向相邻的高压旋喷桩11的横截面互相重叠，连续搭接覆盖隧道顶部以封挡沙层泄漏。超前支护1环向的布置范围为隧道拱部101180°，可覆盖隧道拱部101，封堵开挖形成的隧道顶部临空面。高压旋喷桩11桩径为60cm，环向搭接重叠量为20cm，具有5°的外插角，可沿隧道拱部101周边形成连续的、具有一定厚度的结构体，起到封堵漏沙路径的作用。

隧道拱部101的拱脚处设置有楔形的初期支护扩大拱脚21，扩大部分横向宽度与高压旋喷桩11桩径相同，对所述超前支护1形成竖向支撑，同时可抵抗围岩的水平挤压作用力。初期支护扩大拱脚21底面设置有初期支护锁脚锚管22。

隧道开挖时，会在拱部形成临空面，如果周边地层条件较好，则围岩具有自稳能力，在支护结构施作前该临空面是可以稳定的，利用这一特性，可以顺利完成隧道施工。但在风积沙地层，沙粒完全没有自稳能力，一旦有临空面暴露即刻泄漏，并且漏沙会持续进行，直到上方地层全部贯通破坏，根本无法完成后续支护结构的施工工序。现有隧道支护结构的超前支护只能在地层中形成局部的、离散的、不连续的加固体，依然存在大量沙粒泄漏的路径，无法满足支护需求。

本实用新型的关键组成部件是由高压旋喷桩11构成的超前支护1，在隧道开挖之前施工旋喷桩11，采用钻孔、旋喷的工艺成桩，桩体之间依次重叠搭接，在隧道拱部101开挖轮廓上方形成类似壳体的屏障，呈现整体性、覆盖性特征，充分弥补现有公路隧道超前支护结构离散、不连续的的缺陷。隧道开挖时，拱部临空面被超前支护1封挡，风积沙颗粒的泄漏路径得以全方面封堵，由此，本实用新型提供的公路隧道结构可以保障在风积沙地层中安全顺利的完成施工过程。另外，为保障支护结构的协同整体工作性能，本实用新型初期支护2拱部拱脚处设置为扩大拱脚21构造，对超前支护1提供竖直向上和水平向外的支撑力，与超前支护1的变形趋势方向相反，使超前支护1与初期支护2协调一致、共同抵抗围岩压力。

本实用新型的具体施工步骤如下：

第一步，修筑超前支护结构：

超前支护1采用高压施喷桩施工工艺，高压旋喷桩11桩径为60cm，环向搭接重叠量为20cm，设置5°的外插角，布置范围为拱部180°。首先通过测量放线在隧道掌子面标记桩位坐标并进行编号。安装施工设备，制备旋喷浆液。开始钻孔，按要求钻进至指定深度后，进行旋喷注浆，按顺序逐一完成全部旋喷桩施工。旋喷桩长度为20m，隧道开挖至15m时，施作下一排施喷桩，纵向搭接5m。超前支护修筑完成且达到设计强度要求后，可进行隧道开挖及修筑初期支护。

第二步，隧道开挖及修筑初期支护：

隧道开挖及修筑初期支护2为关联工序，采用分部开挖施工并分部施作初期支护2。开挖后立即进行初期支护2施工，先实施拱部101，然后两侧边墙102，最后实施仰拱103。拱部拱脚处为“楔形”扩大拱脚21构造，在型钢拱架上焊接工字钢牛腿，底部用钢板连接，最后填充喷射混凝土。拱部拱脚处施作锁脚锚管22，提高整体稳定性。

第三步，修筑二次衬砌：

先浇筑仰拱103二次衬砌3，然后采用衬砌台车浇筑边墙102和拱部101二次衬砌3。

本实用新型的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本实用新型说明书而对本实用新型技术方案采取的任何等效的变换，均为本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种用于风积沙地层的公路隧道支护结构，沿径向自外向内包括初期支护（2）和二次衬砌（3），沿环向包括上方的隧道拱部（101）、中部两侧的隧道边墙（102）、下方的隧道仰拱（103），其特征在于：

于隧道拱部（101）初期支护（2）外的隧道开挖轮廓线外缘环向布置超前支护（1），超前支护（1）由沿隧道纵向布置的多环前后搭接的高压旋喷桩（11）组成，环向相邻的高压旋喷桩（11）的横截面互相重叠。

2.根据权利要求1所述的一种用于风积沙地层的公路隧道支护结构，其特征在于：

超前支护（1）环向的布置范围为隧道拱部（101）180°。

3.根据权利要求1所述的一种用于风积沙地层的公路隧道支护结构，其特征在于：

高压旋喷桩（11）桩径为60cm，环向搭接重叠量为20cm，具有5°的外插角。

4.根据权利要求1所述的一种用于风积沙地层的公路隧道支护结构，其特征在于：

隧道拱部（101）的拱脚处设置有楔形的初期支护扩大拱脚（21），扩大部分横向宽度与高压旋喷桩（11）桩径相同；

初期支护扩大拱脚（21）底面设置有初期支护锁脚锚管（22）。