CN210033454U - 一种富水破碎地层隧道的空间联合支护结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种富水破碎地层隧道的空间联合支护结构，涉及隧道施工技术领域，解决了富水破碎围岩段采用常规喷锚支护围岩易发生较大变形，承受的围岩压力较大，且渗漏水难以有效防治，危及隧道结构稳定性及施工安全的问题。其技术方案要点是：包括初层混凝土层、钢筋网和间隔设置的钢拱架；钢拱架与钢拱架之间环向设置有沿隧道轴线交错分布的纵向连接钢梁；纵向连接钢梁连接有锚杆；钢筋网表面喷射有将钢拱架、钢筋网和纵向连接钢梁覆盖的钢纤维混凝土层；钢纤维混凝土的表面铺设有防排水结构层；防排水结构层表面浇筑有二衬混凝土层。具有既能有效控制隧道内围岩变形，又具有优良的防排水功能，保证隧道结构稳定和施工安全的效果。

Description

一种富水破碎地层隧道的空间联合支护结构

技术领域

本实用新型涉及隧道施工技术领域，更具体地说，它涉及一种富水破碎地层隧道的空间联合支护结构。

背景技术

在偏压富水地层地段进行大断面隧道洞身开挖施工时，当围岩体为软弱围岩，尤其是全风化地层或者强风化地层时，极易引起隧道洞内收敛变形过大，甚至酿成塌方事故，当埋深不大时还极易导致隧道上方山体地表开裂，甚至出现山体滑坡现象。在遇到这种地形偏压，且地质为水量丰富、围岩破碎情况时，通常需要进行隧道支护工序以保证隧道施工安全。

目前，常规的喷锚支护中主要采用喷射混凝土、钢支撑和锚杆的方式进行有效的柔性支护，从而能够发挥围岩自稳承载能力。

现有技术中，在富水破碎段落进行隧道开挖时，由于地下水丰富，围岩自稳能力差，开挖扰动易使得围岩发生较大松动，成拱效应差，采用常规喷锚支护方式，支护结构将承受较大的围岩压力，围岩往往发生较大变形，且渗漏水难以有效防治，危及隧道结构稳定性及作业人员安全。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种富水破碎地层隧道的空间联合支护结构，具有可充分发挥支护结构点、线和面的空间联合效应，从而大大增加支护体系的刚度，提升承载力，有效控制破碎围岩变形；同时，能够防止隧道发生渗漏，从而保证隧道内结构的稳定性及施工安全，且施工效率高，适用性好的效果。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种富水破碎地层隧道的空间联合支护结构，包括喷射于隧道内围岩表面的厚度为3-5cm的初层混凝土层、铺设于初层混凝土层表面的钢筋网和间隔设置的多个钢拱架，所述钢拱架与钢筋网表面触接；所述钢拱架与钢拱架之间环向设置有纵向连接钢梁，所述纵向连接钢梁沿隧道的轴线交错设置；所述纵向连接钢梁连接有锚固段位于隧道围岩内部的锚杆；所述钢筋网表面喷射有将钢拱架、钢筋网和纵向连接钢梁覆盖的钢纤维混凝土层，所述钢纤维混凝土层的厚度为20-25cm；所述钢纤维混凝土的表面铺设有防排水结构层；所述防排水结构层表面浇筑有二衬混凝土层。

通过采用上述技术方案，在隧道的富水破碎地层进行支护施工时，通过初层混凝土层，便于对隧道内的围岩进行封闭，从而便于对隧道形成初级柔性支护；通过钢筋网和钢拱架，便于在隧道内形成联合支护结构，从而便于增大钢筋网和钢拱架与隧道内围岩之间的接触程度，从而使得钢筋网和钢拱架的受力性能更好；同时，能够使钢拱架和隧道内围岩之间的线接触转变为面接触；通过纵向连接钢梁，便于与钢拱架的支撑部形成整体的支护结构；同时，通过与钢拱架连接的纵向连接钢梁，便于钢拱架的受力支撑点大大增加，从而能够显著提升钢拱架的承载能力，形成二层的刚性支护结构；通过锚杆，便于增加纵向连接钢梁与隧道内围岩的接触程度；同时，通过锚杆，能够增强纵向连接钢梁、钢拱架、钢筋网和隧道内围岩之间的整体性，从而增强联合支护的效果；通过钢纤维混凝土层，便于使钢拱架、纵向连接钢梁、锚杆和钢筋网之间形成稳定性、刚度和承载能力高的空间联合支护体系；同时，通过钢纤维混凝土层，能够对隧道内的围岩压力进行二次分配，从而将压力均匀地分配给由钢拱架、钢筋网、纵向连接钢梁和锚杆构成的空间联合支护体系，使得该空间联合支护体系的支护性能稳定；通过设置高效的防排水结构层，便于将渗入支护结构内的地下水排出隧道，从而能够防止因隧道发生渗漏而危及隧道结构安全；通过浇筑二衬混凝土层及仰拱混凝土层，便于将由钢拱架、钢筋网、纵向连接钢梁和锚杆构成的空间联合支护体系结构进行封闭，从而便于保证该空间联合支护体系结构的支护性能；通过由钢拱架、钢筋网、纵向连接钢梁和锚杆构成的空间联合支护结构，既能有效控制隧道结构及围岩变形，又具有良好的防排水性能，保证隧道结构稳定和施工安全。

本实用新型进一步设置为：所述钢筋网的网格尺寸为25cm。

通过采用上述技术方案，通过网格尺寸为25cm的钢筋网，便于使钢拱架与隧道内围岩之间的线接触转变为面接触。

本实用新型进一步设置为：所述钢拱架之间的间距为50-70cm。

通过采用上述技术方案，通过钢拱架之间的间距为50-70cm，便于使得各个钢拱架的受力平衡，从而使得钢拱架的支护性能稳定。

本实用新型进一步设置为：所述纵向连接钢梁为空间格构结构；所述纵向连接钢梁包括上腹板、与上腹板连接的侧缘板和与侧缘板连接的下腹板；所述上腹板和下腹板设有用于锚杆施做的预留孔；所述上腹板的两个端部设有螺栓孔。

通过采用上述技术方案，通过预留孔，便于锚杆与纵向连接钢梁之间的连接固定；通过螺栓孔，便于通过螺栓将纵向连接钢梁与钢拱架之间进行连接固定。

本实用新型进一步设置为：所述锚杆的长度为3.0-3.5m；交错布置的所述锚杆之间的间距不大于1.2m。

通过采用上述技术方案，通过长度为3-3.5m的锚杆，且交错布置的锚杆之间的间距为不大于1.2m，便于增加纵向连接钢梁与围岩的接触程度，同时还能够增强纵向连接钢梁、钢拱架、钢筋网及隧道围岩之间的整体性，从而增强联合支护效果。

本实用新型进一步设置为：位于隧道富水软弱围岩段的锚杆设有用于检测围岩体内位移变化的多点位移计。

通过采用上述技术方案，通过多点位移计，便于监测隧道围岩体内位移的变化情况，从而便于评价围岩的松动范围，为后续类似围岩段落锚杆支护参数的完善提供依据。

本实用新型进一步设置为：所述防排水结构层表面设有多个凸形结构和纵横交错的导流槽；所述防排水结构层的底端连接有位于隧道底部两端的排水管。

通过采用上述技术方案，通过在防排水结构层表面设有多个凸形结构和纵横交错的导流槽，使得隧道具有良好的防水和排水性能，从而能够防止隧道发生渗漏危及隧道内部结构的安全。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：通过初层混凝土层，便于对隧道内的围岩进行封闭，防止围岩恶化；通过钢筋网和钢拱架，便于在隧道内形成联合支护结构，从而便于增大钢筋网和钢拱架与隧道内围岩之间的接触程度，从而使得钢筋网和钢拱架的受力性能更好；同时，能够使钢拱架和隧道内围岩之间的线接触转变为面接触；通过纵向连接钢梁，便于与钢拱架的支撑部形成整体的支护结构；同时，通过与钢拱架连接的纵向连接钢梁，便于钢拱架的受力支撑点大大增加，从而能够显著提升钢拱架的承载能力，形成二层的刚性支护结构；通过锚杆，便于增加纵向连接钢梁与隧道内围岩的接触程度；同时，通过锚杆，能够增强纵向连接钢梁、钢拱架、钢筋网和隧道内围岩之间的整体性，从而增强联合支护的效果；通过钢纤维混凝土层，便于使钢拱架、纵向连接钢梁、锚杆和钢筋网之间形成稳定性、刚度和承载能力高的空间联合支护体系；同时，通过钢纤维混凝土层，能够对隧道内的围岩压力进行二次分配，从而将压力均匀地分配给由钢拱架、钢筋网、纵向连接钢梁和锚杆构成的空间联合支护体系，使得该空间联合支护体系的支护性能稳定；通过防排水结构层，便于将渗入支护结构内的地下水快速排出隧道，从而能够防止因隧道发生渗漏而危及隧道结构安全；通过二衬及仰拱混凝土层，便于将由钢拱架、钢筋网、纵向连接钢梁和锚杆构成的空间联合支护体系结构进行封闭，从而便于保证该空间联合支护体系结构的支护性能；通过由钢拱架、钢筋网、纵向连接钢梁和锚杆构成的空间联合支护结构，使得既能有效控制隧道结构及围岩变形，又具有良好的防排水性能，保证隧道结构稳定和施工安全。

附图说明

图1是本实用新型实施例1中的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1中联合支护结构的断面示意图；

图3是本实用新型实施例1中防排水结构层的结构示意图；

图4是本实用新型实施例1中防排水结构层的平面示意图；

图5是本实用新型实施例1中纵向连接钢梁的结构示意图；

图6是本实用新型实施例1中上腹板的结构示意图。

图中：1、初层混凝土层；2、钢筋网；3、钢拱架；4、纵向连接钢梁；5、锚杆；6、钢纤维混凝土层；7、防排水结构层；8、二衬混凝土层；9、上腹板；10、下腹板；11、侧缘板；12、预留孔；13、螺栓孔；14、多点位移计；15、凸形结构；16、导流槽；17、排水管。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1：一种富水破碎地层隧道的空间联合支护结构，如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，包括喷射于隧道内围岩表面的厚度为3-5cm的初层混凝土层1、铺设于初层混凝土层1表面的钢筋网2和间隔设置的多个钢拱架3，钢拱架3与钢筋网2表面触接。钢拱架3与钢拱架3之间环向安装有纵向连接钢梁4，纵向连接钢梁4 沿隧道的轴线交错设置。纵向连接钢梁4连接有锚固段位于隧道围岩内部的锚杆5。钢筋网2表面喷射有将钢拱架3、钢筋网2和纵向连接钢梁4覆盖的钢纤维混凝土层6，钢纤维混凝土层6的厚度为20-25cm。钢纤维混凝土的表面铺安装有防排水结构层7。防排水结构层7表面浇筑有二衬混凝土层8。

在本实施例中，在隧道的富水破碎地层进行施工时，通过初层混凝土层1，便于对隧道内的围岩进行封闭，从而便于对隧道形成初级柔性支护，防止围岩恶化。通过钢筋网2和钢拱架3，便于在隧道内形成联合支护结构，从而便于增大钢筋网2和钢拱架3与隧道内围岩之间的接触程度，从而使得钢筋网2和钢拱架3的受力性能更好。同时，能够使钢拱架3和隧道内围岩之间的线接触转变为面接触。通过纵向连接钢梁4，便于与钢拱架3的支撑部形成整体的支护结构。同时，通过与钢拱架3连接的纵向连接钢梁4，便于钢拱架3的受力支撑点大大增加，从而能够显著提升钢拱架3的承载能力，形成二层的刚性支护结构。通过锚杆5，便于增加纵向连接钢梁4与隧道内围岩的接触程度。同时，通过锚杆5，能够增强纵向连接钢梁4、钢拱架 3、钢筋网2和隧道内围岩之间的整体性，从而增强联合支护的效果。通过钢纤维混凝土层6，便于使钢拱架3、纵向连接钢梁4、锚杆5 和钢筋网2之间形成稳定性、刚度和承载能力高的空间联合支护体系。同时，通过钢纤维混凝土层6，能够对隧道内的围岩压力进行二次分配，从而将压力均匀地分配给由钢拱架3、钢筋网2、纵向连接钢梁4和锚杆5构成的空间联合支护体系，使得该空间联合支护体系的支护性能稳定。通过防排水结构层7，便于将渗入支护结构内的地下水快速排出隧道，从而能够防止因隧道发生渗漏而危及隧道结构安全。通过二衬及仰拱混凝土层8，便于将由钢拱架3、钢筋网2、纵向连接钢梁4和锚杆5构成的空间联合支护体系结构进行封闭，从而便于保证该空间联合支护体系结构的支护性能。通过由钢拱架3、钢筋网2、纵向连接钢梁4和锚杆5构成的空间联合支护结构，使得既能有效控制隧道结构及围岩变形，又能快速排除渗入的地下水，保证隧道结构稳定和施工安全。

钢筋网2的网格尺寸为25cm。

在本实施例中，通过网格尺寸为25cm的钢筋网2，便于使钢拱架3与隧道内围岩之间的线接触转变为面接触。

钢拱架3之间的间距为50-70cm。

在本实施例中，通过钢拱架3之间的间距为50-70cm，便于使得各个钢拱架3的受力平衡，从而使得钢拱架3的支护性能稳定。

纵向连接钢梁4为空间格构结构。纵向连接钢梁4包括上腹板9、与上腹板9连接的侧缘板11和与侧缘板11连接的下腹板10。上腹板9和下腹板10设有用于锚杆5施做的预留孔12。上腹板9的两个端部设有螺栓孔13。

在本实施例中，通过预留孔12，便于锚杆5与纵向连接钢梁4 之间的连接固定。通过螺栓孔13，便于通过螺栓将纵向连接钢梁4 与钢拱架3之间进行连接固定。

锚杆5的长度为3.0-3.5m。交错布置的锚杆5之间的间距不大于1.2m。

在本实施例中，通过长度为3.0-3.5m。的锚杆5，且交错布置的锚杆5之间的间距为不大于1.2m，便于增加纵向连接钢梁4与围岩的接触程度，同时还能够增强纵向连接钢梁4、钢拱架3、钢筋网2 及隧道围岩之间的整体性，从而增强联合支护效果。

位于隧道富水软弱围岩段的锚杆5安装有用于检测围岩体内位移变化的多点位移计14。

在本实施例中，通过多点位移计14，便于监测隧道围岩体内位移的变化情况，从而便于评价围岩的松动范围，为后续类似围岩段落锚杆14支护参数的完善提供依据。

防排水结构层7表面安装有多个凸形结构15和纵横交错的导流槽16。防排水结构层7的底端连接有位于隧道底部两端的排水管17。

在本实施例中，通过在防排水结构层7表面安装有多个凸形结构 15和纵横交错的导流槽16，便于使得隧道具有良好的防水和排水性能，从而能够防止隧道发生渗漏危及隧道内部结构的安全。

工作原理：在隧道的富水破碎地层进行支护工序时，通过初层混凝土层1，便于对隧道内的围岩进行封闭，从而便于对隧道形成初级柔性支护，防止围岩恶化。通过钢筋网2和钢拱架3，便于在隧道内形成联合支护结构，从而便于增大钢筋网2和钢拱架3与隧道内围岩之间的接触程度，从而使得钢筋网2和钢拱架3的受力性能更好。同时，能够使钢拱架3和隧道内围岩之间的线接触转变为面接触。通过纵向连接钢梁4，便于与钢拱架3的支撑部形成整体的支护结构。同时，通过与钢拱架3连接的纵向连接钢梁4，便于钢拱架3的受力支撑点大大增加，从而能够显著提升钢拱架3的承载能力，形成二层的刚性支护结构。通过锚杆5，便于增加纵向连接钢梁4与隧道内围岩的接触程度。同时，通过锚杆5，能够增强纵向连接钢梁4、钢拱架 3、钢筋网2和隧道内围岩之间的整体性，从而增强联合支护的效果。通过钢纤维混凝土层6，便于使钢拱架3、纵向连接钢梁4、锚杆5 和钢筋网2之间形成稳定性、刚度和承载能力高的空间联合支护体系。同时，通过钢纤维混凝土层6，能够对隧道内的围岩压力进行二次分配，从而将压力均匀地分配给由钢拱架3、钢筋网2、纵向连接钢梁4和锚杆5构成的空间联合支护体系，使得该空间联合支护体系的支护性能稳定。通过防排水结构层7，便于将渗入支护结构内的地下水快速排出隧道，从而能够防止因隧道发生渗漏而危及隧道结构安全。通过二衬及仰拱混凝土层8，便于将由钢拱架3、钢筋网2、纵向连接钢梁4和锚杆5构成的空间联合支护体系结构进行封闭，从而便于保证该空间联合支护体系结构的支护性能。通过由钢拱架3、钢筋网2、纵向连接钢梁4和锚杆5构成的空间联合支护结构，使得既能有效控制隧道内围岩变形，又具有良好的防水排水性能，保证隧道结构稳定和施工安全。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种富水破碎地层隧道的空间联合支护结构，其特征是：包括喷射于隧道内围岩表面的厚度为3-5cm的初层混凝土层(1)、铺设于初层混凝土层(1)表面的钢筋网(2)和间隔设置的多个钢拱架(3)，所述钢拱架(3)与钢筋网(2)表面触接；所述钢拱架(3)与钢拱架(3)之间环向设置有纵向连接钢梁(4)，所述纵向连接钢梁(4)沿隧道的轴线交错设置；所述纵向连接钢梁(4)连接有锚固段位于隧道围岩内部的锚杆(5)；所述钢筋网(2)表面喷射有将钢拱架(3)、钢筋网(2)和纵向连接钢梁(4)覆盖的钢纤维混凝土层(6)，所述钢纤维混凝土层(6)的厚度为20-25cm；所述钢纤维混凝土的表面铺设有防排水结构层(7)；所述防排水结构层(7)表面浇筑有二衬混凝土层(8)。

2.根据权利要求1所述的一种富水破碎地层隧道的空间联合支护结构，其特征是：所述钢筋网(2)的网格尺寸为25cm。

3.根据权利要求1所述的一种富水破碎地层隧道的空间联合支护结构，其特征是：所述钢拱架(3)的间距为50-70cm。

4.根据权利要求1所述的一种富水破碎地层隧道的空间联合支护结构，其特征是：所述纵向连接钢梁(4)为空间格构结构；所述纵向连接钢梁(4)包括上腹板(9)、与上腹板(9)连接的侧缘板(11)和与侧缘板(11)连接的下腹板(10)；所述上腹板(9)和下腹板(10)设有用于锚杆(5)施做的预留孔(12)；所述上腹板(9)的两个端部设有螺栓孔(13)。

5.根据权利要求1所述的一种富水破碎地层隧道的空间联合支护结构，其特征是：所述锚杆(5)的长度为3.0-3.5m；交错布置的所述锚杆(5)之间的间距不大于1.2m。

6.根据权利要求1所述的一种富水破碎地层隧道的空间联合支护结构，其特征是：位于隧道富水软弱围岩段的锚杆设有用于检测围岩体内位移变化的多点位移计。

7.根据权利要求1所述的一种富水破碎地层隧道的空间联合支护结构，其特征是：所述防排水结构层(7)表面设有多个凸形结构(15)和纵横交错的导流槽(16)；所述防排水结构层(7)的底端连接有位于隧道底部两端的排水管(17)。

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