CN219570104U - 一种高地应力陡倾岩层隧道释压支护体系 - Google Patents

Abstract

一种高地应力陡倾岩层隧道释压支护体系，以有效改善支护体系的受力性能，降低隧道工程施工成本。支护钢架包括依随隧道上台阶开挖架设的上部钢管节段、随隧道中台阶开挖架设的中部钢管节段，随隧道下台阶及仰拱开挖架设的下部钢管节段，各钢管节段内灌注混凝土，隧道中线两侧各钢管节段由设置在其端部钢管托盘上的高强螺栓连接为一件，在拱顶处于相邻两上部钢管节段的端部钢管托盘之间固定设置释压装置，在仰拱拱底处于相邻两下部钢管节段的端部钢管托盘之间固定设置释压装置；锚杆包括对应于上部钢管节段、中部钢管节段、下部钢管节段设置的上部短锚杆、中部长锚杆、下部短锚杆。

Description

一种高地应力陡倾岩层隧道释压支护体系

技术领域

本实用新型涉及隧道工程，特别涉及一种高地应力陡倾(陡立)岩层隧道释压支护体系。

背景技术

我国西南部山区层峦叠嶂，在高地应力陡倾层状岩体中修建隧道面对两大挑战，一是由于高地应力地层中隧道围岩承压极大，施工后支护体系需要提供足够刚度承压抵御变形，同时也要保证自身不受破坏；二是由于陡倾层状岩体导致的各向异性在隧道周边不同位置的应力状态有所差异，在边墙位置较为薄弱。基于以上原因，设计通常以最不利情况做饱和式考虑，一般采取增加初期支护与二次衬砌厚度，提高混凝土刚度，增加锚杆长度等措施，对于高地应力层状隧道没有专项考虑，造成较大的人力物力浪费，增加隧道工程建设成本。

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地应力陡倾岩层隧道释压支护体系，以有效改善支护体系的受力性能，提升围岩自承载比例，减轻对支护体系的负担，避免全部使用长锚杆而导致性能浪费，有利于降低隧道工程施工成本。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本实用新型的一种高地应力陡倾岩层隧道释压支护体系，包括环隧道围岩设置的支护钢架，以及沿隧道围岩周向间隔设置的锚杆，其特征是：所述支护钢架包括依随隧道上台阶开挖架设的上部钢管节段、随隧道中台阶开挖架设的中部钢管节段，随隧道下台阶及仰拱开挖架设的下部钢管节段，各上部钢管节段、中部钢管节段和下部钢管节段内灌注混凝土，隧道中线两侧的上部钢管节段、中部钢管节段和下部钢管节段由设置在其端部钢管托盘上的高强螺栓连接为一件，在拱顶处于相邻两上部钢管节段的端部钢管托盘之间固定设置释压装置，在仰拱拱底处于相邻两下部钢管节段的端部钢管托盘之间固定设置释压装置；所述锚杆包括对应于上部钢管节段、中部钢管节段、下部钢管节段设置的上部短锚杆、中部长锚杆、下部短锚杆。

本实用新型的有益效果是，通过围岩松动圈理论，使用长短锚杆针对性加固支护薄弱区，也避免全部使用长锚杆而导致性能浪费；采用钢管混凝土作为支护钢架，在拼装阶段简便省力，在灌注之后也具有良好的受力性能；有方向性的释压装置保证了一定限度内支护体系的活动度，适当释压提升了围岩自承载的比例，减轻了对支护体系的负担。

附图说明

本说明书包括如下四幅附图：

图1是高地应力陡倾岩层隧道围岩松动圈示意图；

图2是本实用新型一种高地应力陡倾岩层隧道释压支护体系的断面示意图；

图3是本实用新型一种高地应力陡倾岩层隧道释压支护体系中钢管节段的连接方式示意图；

图4是是本实用新型一种高地应力陡倾岩层隧道释压支护体系中释压装置的设置方式示意图。

图中示出构件和对应的标记：隧道轮廓A，陡立岩层B，围岩松动圈范围C，上部钢管节段10a、中部钢管节段10b，下部钢管节段10c、高强螺栓11，释压装置20、上部短锚杆30a，中部长锚杆30b、下部短锚杆30c。

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2、图3和图4，本实用新型的一种高地应力陡倾岩层隧道释压支护体系，包括环隧道围岩设置的支护钢架，以及沿隧道围岩周向间隔设置的锚杆。所述支护钢架包括依随隧道上台阶开挖架设的上部钢管节段10a、随隧道中台阶开挖架设的中部钢管节段10b，随隧道下台阶及仰拱开挖架设的下部钢管节段10c，各上部钢管节段10a、中部钢管节段10b和下部钢管节段10c内灌注混凝土，隧道中线两侧的上部钢管节段10a、中部钢管节段10b和下部钢管节段10c由设置在其端部钢管托盘上的高强螺栓11连接为一件，在拱顶处于相邻两上部钢管节段10a的端部钢管托盘之间固定设置释压装置20，在仰拱拱底处于相邻两下部钢管节段10c的端部钢管托盘之间固定设置释压装置20。所述锚杆包括对应于上部钢管节段10a、中部钢管节段10b、下部钢管节段10c设置的上部短锚杆30a、中部长锚杆30b、下部短锚杆30c。

参照图1，根据隧道力学的松动区理论对陡倾(立)层状围岩隧道开挖后的受力特征进行分析，隧道开挖后在平行于层理方向的围岩松动区范围最大。本实用新型使用长短锚杆针对性加固支护薄弱区，也避免全部使用长锚杆而导致性能浪费。采用钢管混凝土构件作为支护钢架，在拼装阶段简便省力，在灌注之后也具有良好的受力性能；有方向性的释压装置保证了一定限度内支护体系的活动度，适当释压提升了围岩自承载的比例，减轻了对支护体系的负担。

所述释压装置20通常采用大刚度弹簧等弹性构件。

本实用新型的一种高地应力陡倾岩层隧道释压支护体系的施工步骤如下：

步骤1，开挖上台阶，焊接拱顶释压装置20与钢管混凝土托板，组装上部钢管节段10a并灌注混凝土；

步骤2：顶部打入上部短锚杆30a；

步骤3：开挖中台阶，拼装拱腰边墙位置的中部钢管节段10b，并灌注混凝土；

步骤4：打入中部长锚杆30b；

步骤5：开挖下台阶，拼装仰拱位置下部钢管节段10c，并灌注混凝土；

步骤6：打入下部短锚杆30c。

以上所述只是用图解说明本实用新型一种高地应力陡倾岩层隧道释压支护体系的一些原理，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 (2)

1.一种高地应力陡倾岩层隧道释压支护体系，包括环隧道围岩设置的支护钢架，以及沿隧道围岩周向间隔设置的锚杆，其特征是：所述支护钢架包括依随隧道上台阶开挖架设的上部钢管节段(10a)、随隧道中台阶开挖架设的中部钢管节段(10b)，随隧道下台阶及仰拱开挖架设的下部钢管节段(10c)，各上部钢管节段(10a)、中部钢管节段(10b)和下部钢管节段(10c)内灌注混凝土，隧道中线两侧的上部钢管节段(10a)、中部钢管节段(10b)和下部钢管节段(10c)由设置在其端部钢管托盘上的高强螺栓(11)连接为一件，在拱顶处于相邻两上部钢管节段(10a)的端部钢管托盘之间固定设置释压装置(20)，在仰拱拱底处于相邻两下部钢管节段(10c)的端部钢管托盘之间固定设置释压装置(20)；所述锚杆包括对应于上部钢管节段(10a)、中部钢管节段(10b)、下部钢管节段(10c)设置的上部短锚杆(30a)、中部长锚杆(30b)、下部短锚杆(30c)。

2.如权利要求1所述的一种高地应力陡倾岩层隧道释压支护体系，其特征是：所述释压装置(20)为大刚度弹簧。