CN215830516U - 一种旋喷桩与锚杆相结合的地下砼室支护结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种旋喷桩与锚杆相结合的地下砼室支护结构，包括支护层、旋喷桩和固定锚杆，其中旋喷桩和固定锚杆位于岩体层内，沿地下砼室高度方向，固定锚杆穿过支护层插入到岩体内，旋喷桩则设置于相邻固定锚杆之间，同时旋喷桩沿地下砼室长度方向延伸；本实用新型通过固定锚杆向岩体内注入的高压水泥砂浆将软弱岩体凝聚为一个整体，大大提高了软弱岩体的结构强度；再通过旋喷桩在开挖面顶部形成套拱效应为岩体提供充分支撑，其兼具了固定锚杆和旋喷桩的锚固效果，能够有效提高软弱岩体的结构强度，避免开挖过程中出现围岩失稳，提高软弱岩体开挖的安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及混凝土结构技术领域，具体涉及一种旋喷桩与锚杆相结合的地下砼室支护结构。
背景技术
目前在超长隧道工程中，为了提高隧道的通风和除尘功能，需要在隧道内增设静电除尘砼室；在除尘砼室施工过程中首先需要对开挖区域的岩体进行固定，尤其岩体软弱且极易破碎的开挖施工区域，需要通过提高岩体的整体性来提高岩体的结构稳定性，避免其在施工过程中发生垮塌，保证施工的安全性，现有技术中常常通过向开挖区域的表层岩土中增设钢筋网并喷涂高强度速干混凝土的方式为岩体提供支撑，但是上述技术手段不能改变岩体的性质；同时上述技术手段需要先行开挖，然后再设置相应的防护设施，开挖过程中岩体没有任何的防护措施，对于软弱围岩而言，上述技术手段起到的稳固效果有限，且开挖过程中存在极大的安全风险；
因此如何提高软弱破碎围岩的整体性，使围岩的变形减小是实际工程中一个最需解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种旋喷桩与锚杆相结合的地下砼室支护结构，采用本实用新型所述技术方案能够有效提高软弱围岩的整体性，进而降低在软弱围岩区域的变形量，避免岩体发生坍塌，提高地下砼室施工的安全性；
为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：
一种旋喷桩与锚杆相结合的地下砼室支护结构，包括支护层，所述支护结构还包括多个旋喷桩和多个固定锚杆；在地下砼室高度方向上，所述固定锚杆穿过支护层插入到岩体内；相邻固定锚杆之间设置有插入到岩体内的旋喷桩，且旋喷桩沿地下砼室长度方向延伸设置。
优选的，支护层包括混凝土层和支撑用钢筋网，所述混凝土层的厚度为20-30cm,钢筋网采用直径为8-10mm的钢筋编制。
优选的，沿地下砼室长度方向，相邻的各排固定锚杆呈梅花型布置。
优选的，单个旋喷桩长度为8-12m，且旋喷桩与水平面之间的夹角为4°-6°。
优选的，在地下砼室长度方向上，同一竖直面内首尾相接的设置有多个旋喷桩，且相邻旋喷桩在水平面内的投影部分重叠。
优选的，相邻旋喷桩之间重叠部分的长度为2-2.5m。
优选的，支护结构还包括位于支护层内侧的二次衬砌层，所述二次衬砌层包括防水混凝土层和支撑钢架，所述防水混凝土层厚度为45- 55cm，支撑钢架采用I16工字钢制作。
本实用新型的有益效果为：
1、本实用新型包括支护层、旋喷桩和固定锚杆，其中旋喷桩和固定锚杆位于岩体层内，沿地下砼室高度方向，固定锚杆穿过支护层插入到岩体内，旋喷桩则设置于相邻固定锚杆之间，同时旋喷桩沿地下砼室长度方向延伸；
本实用新型通过固定锚杆向岩体内注入大量的水泥砂浆，高压注入的水泥砂浆在压力的作用下将分布于岩体的各个部位，从而将分散的岩体凝聚为一个整体，提高整个软弱岩体的结构强度；
同时沿地下砼室长度方向延伸的旋喷桩将在开挖面的顶部形成密集的支护桩，从而在地下砼室的开挖面顶部形成套拱效应，为重量较大固定锚杆及相应的混凝土及岩体混合物提供强力支撑，避免加固后的岩体在开挖的过程中发生垮塌，进而确保整个地下砼室开挖面的稳固性，避免在开挖过程中出现围岩失稳，提高开挖的安全性。
与现有技术相比，本实用新型所述技术方案同时兼具了旋喷桩和固定锚杆支护的有点，其不但提高了软弱围岩区开挖的安全性，同时其技术方案简单，有利于提高施工效率，降低施工成本。
2、本实用新型的支护层包括混凝土层和钢筋网，通过支护层为整个地下砼室提供初期支护，提高其结构强度。
3、本实用新型的固定锚杆按照梅花型布置，其在兼顾锚固效果的同时能够减少固定锚杆的用量，其一方面能够降低施工成本，提高施工效率，另一方面能够避免削弱旋喷桩的套拱效应，从而保证旋喷桩的支撑作用；同时梅花型布置还能够有效抵抗底层的不平衡力，确保岩体的结构稳定性。
4、本实用新型的单个旋喷桩长度为8-12m，旋喷桩与水平面之间的夹角为4°-6°，旋喷桩的长度与隧道的单次掘进量适配，能够保证与隧道施工各道工序的适配度，同时该夹角保证旋喷桩在水平方向上的投影足够长，从而保证旋喷桩的支护效果，降低旋喷桩数量，同时该角度也利于钻孔设备的施工，降低施工难度。
5、本实用新型在同一竖直面内设置有多个旋喷桩，且相邻旋喷桩在水平面内的投影部分重合，且重叠部分的长度为2-2.5m；上述设置与渐进式的隧道开发方式相适配，同时相互叠合的旋喷桩能够保证同一竖直面内的旋喷桩成为一个整体，避免出现支护盲点，提高旋喷桩系统的结构强度，进而确保其支护效果。
6、本实用新型的支护结构还包括位于支护层内侧的二次衬砌层，二次衬砌层包括防水混凝土层和支撑钢架，通过二次衬砌层为旋喷桩和岩体提供支护，保证大面积开挖过程中的安全性。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型纵截面结构示意图；
图3为本实用新型旋喷桩和固定锚杆布置展开图。
图4为本实用新型A部放大结构示意图；
图中标记：1、支护层，2、旋喷桩，3、固定锚杆，4、二次衬砌层，11、混凝土层，12、钢筋网，41、防水混凝土层，42、支撑钢架。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施方式1
如图1到图4所示，本实施例提供了一种旋喷桩与锚杆相结合的地下砼室支护结构，包括支护层1、旋喷桩2和固定锚杆3，所述支护层1 包括混凝土层11和支撑用钢筋网12，其中混凝土层11的厚度为20- 30cm，并采用C35喷射混凝土,根据实际工程需要，钢筋网12采用直径为8-10mm的钢筋编制，钢筋网12的网格规格为25cm*25cm；
在地下砼室的高度方向上，所述固定锚杆3穿过支护层1插入到岩体内，且沿地下砼室的长度方向，设置有多行相互平行的固定锚杆3，相邻两行固定锚杆3之间设置有一行旋喷桩2，根据需要，旋喷桩2的入口端以与水平面呈4°-6°的倾角向地下砼室一侧倾斜，位于同一行的旋喷桩2在水平面内的投影部分重叠，根据需要，其重叠部分的长度为2-2.5m；所述单个旋喷桩2的长度为8-12m，旋喷桩2的钻孔直径为 20cm，旋喷桩2桩身成型直径为60cm；
沿地下砼室的长度方向，相邻各排的固定锚杆3按照按照梅花型布置方法沿地下砼室长度方向延展；
支护结构还包括位于支护层内侧的二次衬砌层4，所述二次衬砌层 4包括防水混凝土层41和支撑钢架42，所述防水混凝土层41厚度为 45-55cm，支撑钢架42采用I16工字钢制作。
本实用新型所述支护结构的施工方法：
S1、采用钻孔设备在开挖断面钻取旋喷桩的安装孔，然后将旋喷桩放置于安装孔内，再向旋喷桩内注入高压水泥砂浆，从而形成旋喷桩桩体；
S2、待旋喷桩桩身凝固后，在旋喷桩内侧开挖用于设置支护层的区域，然后设置支撑钢筋网，并通过喷射C35混凝土形成混凝土层；同时预留固定锚杆的安装孔；
S3、通过步骤S2的安装孔将固定锚杆插入到岩体内，并向固定锚杆内注入高压水泥砂浆；
S4、继续开挖支护层内侧断面，并在其内侧设置二次衬砌层，待二次衬砌层完全凝固后开挖剩余断面，从而完成整个断面开挖；重复上述过程，即可不断向前推进整个隧道的开挖施工。
本实用新型通过固定锚杆向岩体内注入高压的水泥砂浆，水泥砂浆进入到岩体内，凝固后将分散、软弱的岩体凝结为整体，从而提高软弱岩体的结构强度，同时通过旋喷桩在开挖断面的顶部形成套拱效应，从而为顶部的岩体和混凝土提供强制支撑，避免加固后的岩体在开挖的过程中发生垮塌，进而确保整个地下砼室开挖面的稳固性，避免在开挖过程中出现围岩失稳，提高开挖的安全性。
与现有技术相比，本实用新型所述技术方案同时兼具了旋喷桩和固定锚杆支护的有点，其不但提高了软弱围岩区开挖的安全性，同时其技术方案简单，有利于提高施工效率，降低施工成本。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种旋喷桩与锚杆相结合的地下砼室支护结构，包括支护层(1)，其特征在于：所述支护结构还包括多个旋喷桩(2)和多个固定锚杆(3)；在地下砼室高度方向上，所述固定锚杆(3)穿过支护层(1)插入到岩体内；相邻固定锚杆(3)之间设置有插入到岩体内的旋喷桩(2)，且旋喷桩(2)沿地下砼室长度方向延伸。
2.根据权利要求1所述的一种旋喷桩与锚杆相结合的地下砼室支护结构，其特征在于：所述支护层(1)包括混凝土层(11)和支撑用钢筋网(12)，所述混凝土层(11)的厚度为30-40cm,钢筋网(12)采用直径为8-10mm的钢筋编制。
3.根据权利要求1所述的一种旋喷桩与锚杆相结合的地下砼室支护结构，其特征在于：沿地下砼室长度方向，相邻的各排所述固定锚杆(3)呈梅花型布置。
4.根据权利要求1所述的一种旋喷桩与锚杆相结合的地下砼室支护结构，其特征在于：单个所述旋喷桩(2)长度为8-12m，且旋喷桩(2)与水平面之间的夹角为4°-6°。
5.根据权利要求1所述的一种旋喷桩与锚杆相结合的地下砼室支护结构，其特征在于：在地下砼室长度方向上，同一竖直面内首尾相接的设置有多个旋喷桩(2)，且相邻旋喷桩(2)在竖直方向上的投影部分重叠。
6.根据权利要求1所述的一种旋喷桩与锚杆相结合的地下砼室支护结构，其特征在于：相邻所述旋喷桩(2)之间的重叠部分的长度为2-2.5m。
7.根据权利要求1所述的一种旋喷桩与锚杆相结合的地下砼室支护结构，其特征在于：所述支护结构还包括位于支护层(1)内侧的二次衬砌层(4)，所述二次衬砌层(4)包括防水混凝土层(41)和支撑钢架(42)，所述防水混凝土层(41)厚度为45-55cm，支撑钢架(42)采用I16工字钢制作。
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