預(yù)防隧道沉降變形的支護(hù)結(jié)構(gòu)及其構(gòu)建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于隧道支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種預(yù)防隧道沉降變形的支護(hù)結(jié)構(gòu)及其構(gòu)建方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在地質(zhì)條件較差的軟弱圍巖中修建隧道，預(yù)防施工當(dāng)中發(fā)生較大沉降變形是設(shè)計(jì)、施工的關(guān)鍵。在隧道斷面大、埋深淺、對(duì)沉降控制有嚴(yán)格要求及采用機(jī)械化施工的情況下，采用長(zhǎng)管棚及交叉中隔壁法開挖是一種常用的方案。長(zhǎng)管棚超前支護(hù)強(qiáng)度大，而采用交叉中隔壁法進(jìn)行分部開挖，能保證每個(gè)導(dǎo)洞支護(hù)及時(shí)封閉成環(huán)并有利于機(jī)械化施工。但常規(guī)設(shè)計(jì)的等截面隧道由于管棚和初期支護(hù)之間存在三角區(qū)致使初期支護(hù)不能密貼長(zhǎng)管棚，對(duì)長(zhǎng)管棚和初期支護(hù)組合受力不利；另外，施工期間三角區(qū)的土體由于開挖震動(dòng)而塌落需要增加噴射混凝土，這將導(dǎo)致施工成本增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種預(yù)防隧道沉降變形的支護(hù)結(jié)構(gòu)及其構(gòu)建方法，適用于地質(zhì)條件較差的軟弱圍巖，包括土質(zhì)、膨脹巖等。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
預(yù)防隧道沉降變形的支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:
包括隧道內(nèi)環(huán)狀的永久鋼拱架，永久鋼拱架沿隧道縱向由平行的多環(huán)變截面單元組成，縱剖面呈鋸齒狀；
永久鋼拱架拱部上方均勻布置有長(zhǎng)管棚；
永久鋼拱架兩側(cè)邊墻外均勻布置有注漿小導(dǎo)管。
[0005]永久鋼拱架為工字鋼或者H型鋼；
每環(huán)永久鋼拱架縱向上仰，形成變截面單元；
長(zhǎng)管棚起始于每環(huán)永久鋼拱架的尾部打設(shè)，外插角與永久鋼拱架縱向仰角一致，縱向長(zhǎng)度為兩環(huán)永久鋼拱架的縱向長(zhǎng)度。
[0006]永久鋼拱架上對(duì)稱布置有兩道縱向托梁，位于永久鋼拱架拱部?jī)蓚?cè)底端；
每道縱向托梁由多段槽鋼通過(guò)縱向托梁連接鋼板焊接組成；
每段槽鋼與對(duì)應(yīng)位置的單榀鋼拱架通過(guò)螺栓固定連接。
[0007]隧道內(nèi)開挖分為上臺(tái)階左導(dǎo)洞、上臺(tái)階右導(dǎo)洞、下臺(tái)階左導(dǎo)洞和下臺(tái)階右導(dǎo)洞，每區(qū)分界處設(shè)置臨時(shí)鋼拱架，包括橫撐和豎撐；
臨時(shí)鋼拱架為工字鋼或者H型鋼。
[0008]臨時(shí)鋼拱架之間和臨時(shí)鋼拱架與永久鋼拱架之間的交接處設(shè)置有斜向的鋼拱架加勁肋；
鋼拱架加勁肋為工字鋼或者H型鋼。
[0009]注漿小導(dǎo)管呈輻射狀布置于永久鋼拱架兩側(cè)邊墻外，位于相鄰兩榀鋼拱架之間，縱向間距為兩倍鋼拱架的設(shè)計(jì)間距。
[0010]永久鋼拱架拱部?jī)蓚?cè)底端對(duì)稱打設(shè)有鎖腳錨桿。
[0011]預(yù)防隧道沉降變形的支護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建方法，其特征在于:
由以下步驟實(shí)現(xiàn):
步驟一:施做上臺(tái)階左導(dǎo)洞拱部的長(zhǎng)管棚，管棚長(zhǎng)度為兩個(gè)變截面單元的縱向長(zhǎng)度； 步驟二:進(jìn)行上臺(tái)階左導(dǎo)洞開挖及支護(hù)直至完成一個(gè)變截面單元；
支護(hù)內(nèi)容包括噴射混凝土、掛鋼筋網(wǎng)，還包括該區(qū)域永久鋼拱架、臨時(shí)鋼拱架、鋼拱架加勁肋、縱向托梁的安裝以及鎖腳錨桿的打設(shè)；
步驟三:重復(fù)步驟一和二，直至上臺(tái)階左導(dǎo)洞完成七個(gè)變截面單元；
步驟四:施做上臺(tái)階右導(dǎo)洞拱部的長(zhǎng)管棚；
步驟五:進(jìn)行上臺(tái)階右導(dǎo)洞開挖及支護(hù)直至完成一個(gè)變截面單元；
支護(hù)內(nèi)容包括噴射混凝土、掛鋼筋網(wǎng)，還包括該區(qū)域永久鋼拱架、臨時(shí)鋼拱架、鋼拱架加勁肋、縱向托梁的安裝以及鎖腳錨桿的打設(shè)；
步驟六:重復(fù)步驟四和五，直至上臺(tái)階右導(dǎo)洞完成三個(gè)變截面單元；
步驟七:進(jìn)行下臺(tái)階左導(dǎo)洞開挖及支護(hù)直至完成兩個(gè)變截面單元；
支護(hù)內(nèi)容包括噴射混凝土、掛鋼筋網(wǎng)，安裝該區(qū)域永久鋼拱架、臨時(shí)鋼拱架和鋼拱架加勁肋，還包括實(shí)施邊墻的注漿小導(dǎo)管；
步驟八:進(jìn)行下臺(tái)階右導(dǎo)洞開挖及支護(hù)直至完成一個(gè)變截面單元；
支護(hù)內(nèi)容包括噴射混凝土、掛鋼筋網(wǎng)、安裝該區(qū)域永久鋼拱架，還包括實(shí)施邊墻的注漿小導(dǎo)管；
步驟九:在保持上臺(tái)階左導(dǎo)洞、上臺(tái)階右導(dǎo)洞、下臺(tái)階左導(dǎo)洞和下臺(tái)階右導(dǎo)洞各個(gè)導(dǎo)洞掌子面之間縱向距離不變的情況下，即上臺(tái)階左導(dǎo)洞、上臺(tái)階右導(dǎo)洞之間保持四個(gè)變截面單元，上臺(tái)階左導(dǎo)洞、下臺(tái)階左導(dǎo)洞之間保持五個(gè)變截面單元，上臺(tái)階左導(dǎo)洞、下臺(tái)階右導(dǎo)洞之間保持六個(gè)變截面單元，重復(fù)前述步驟進(jìn)行四個(gè)導(dǎo)洞的管棚、開挖及支護(hù)施工；
步驟十:待永久鋼拱架封閉成環(huán)、且變形穩(wěn)定之后拆除臨時(shí)鋼拱架，并按照先拆除橫撐、后拆除豎撐的順序進(jìn)行，之后進(jìn)行仰拱、襯砌施工。
[0012]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)施工可操作性強(qiáng):
施工工序簡(jiǎn)單，施工空間大，機(jī)械化程度高，能提高勞動(dòng)效率；
(2)沉降控制效果好:
采用長(zhǎng)管棚超前支護(hù)強(qiáng)度大，初期支護(hù)緊貼管棚組合支撐能力強(qiáng)，上臺(tái)階鋼拱架末端設(shè)置縱向托梁，控制沉降能力強(qiáng)；
(3)經(jīng)濟(jì)性好:
避免等截面隧道管棚和隧道之間的三角區(qū)土體掉塊而需要補(bǔ)噴混凝土導(dǎo)致施工成本增加。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明橫斷面圖。
[0014]圖2為本發(fā)明縱斷面圖。
[0015]圖3是托梁縱向連接圖。
[0016]圖中，1-上臺(tái)階左導(dǎo)洞，2-上臺(tái)階右導(dǎo)洞，3-下臺(tái)階左導(dǎo)洞，4-下臺(tái)階右導(dǎo)洞，11-長(zhǎng)管棚，12-鎖腳錨桿，13-注漿小導(dǎo)管，21-永久鋼拱架，22-臨時(shí)鋼拱架，23-鋼拱架加勁肋，31 -縱向托梁，32-縱向托梁連接鋼板。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0018]本發(fā)明涉及的預(yù)防隧道沉降變形的支護(hù)結(jié)構(gòu)，采用交叉中隔壁法開挖，將隧道劃分為4部開挖，即上臺(tái)階左導(dǎo)洞、上臺(tái)階右導(dǎo)洞、下臺(tái)階左導(dǎo)洞及下臺(tái)階右導(dǎo)洞。
[0019]支護(hù)結(jié)構(gòu)包括隧道內(nèi)環(huán)狀的永久鋼拱架21，永久鋼拱架21沿隧道縱向由平行的多環(huán)變截面單元組成，縱剖面呈鋸齒狀，永久鋼拱架21拱部上方均勻布置有長(zhǎng)管棚11，永久鋼拱架21兩側(cè)邊墻外均勻布置有注漿小導(dǎo)管13，永久鋼拱架21拱部?jī)蓚?cè)底端對(duì)稱打設(shè)有鎖腳錨桿12。
[0020]永久鋼拱架21為工字鋼或者H型鋼，每環(huán)永久鋼拱架21縱向上仰，形成變截面單元。長(zhǎng)管棚11起始于每環(huán)永久鋼拱架21的尾部打設(shè)，外插角與永久鋼拱架21縱向仰角一致，縱向長(zhǎng)度為兩環(huán)永久鋼拱架21的縱向長(zhǎng)度。
[0021]永久鋼拱架21上對(duì)稱布置有兩道縱向托梁31，位于永久鋼拱架21拱部?jī)蓚?cè)底端，每道縱向托梁31由多段槽鋼通過(guò)縱向托梁連接鋼板32焊接組成，每段槽鋼與對(duì)應(yīng)位置的單榀鋼拱架通過(guò)螺栓固定連接。
[0022]隧道內(nèi)開挖的上臺(tái)階左導(dǎo)洞1、上臺(tái)階右導(dǎo)洞2、下臺(tái)階左導(dǎo)洞3和下臺(tái)階右導(dǎo)洞4，每區(qū)分界處設(shè)置臨時(shí)鋼拱架22，包括橫撐和豎撐，臨時(shí)鋼拱架22為工字鋼或者H型鋼。
[0023]臨時(shí)鋼拱架22之間和臨時(shí)鋼拱架22與永久鋼拱架21之間的交接處設(shè)置有斜向的鋼拱架加勁肋23，鋼拱架加勁肋23為工字鋼或者H型鋼。
[0024]注漿小導(dǎo)管13呈輻射狀布置于永久鋼拱架21兩側(cè)邊墻外，位于相鄰兩榀鋼拱架之間，縱向間距為兩倍鋼拱架的設(shè)計(jì)間距。
[0025]上述預(yù)防隧道沉降變形的支護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建方法，其特征在于:
由以下步驟實(shí)現(xiàn):
步驟一:施做上臺(tái)階左導(dǎo)洞I拱部的長(zhǎng)管棚11，管棚長(zhǎng)度為兩個(gè)變截面單元的縱向長(zhǎng)度；
步