[发明专利]浅埋下穿高速公路不均匀地层超大断面隧道的初期支护构造

说明书

技术领域

本发明涉及高速铁路隧道，特别涉及浅埋下穿高速公路拱部为黄土、拱部以下为岩层的不均匀地层的超大断面隧道的初期支护构造。

背景技术

郑州至西安铁路客运专线，线路全长458.8km，是我国在黄土地区新建的运营速度为350km/h的第一条铁路客运专线。全线隧道共计38座，总长约77km，其中黄土隧道占隧道总长50km。该客运专线隧道内铺设无砟轨道，要求隧道内线路有高度的平顺性，工后沉降要求不大于15mm，不同结构物间的差异沉降不应大于5mm，沉降控制标准高，必须采用有效的衬砌结构，避免因为运营期间基底受扰动后产生较大的工后沉降。在隧道下穿高速公路的情况下，更要通过初期支护构造有效地控制隧道施工的沉降值和地表沉降值，以确保隧道穿越高速公路的安全性，并使工程造价控制在合理的范围内。

传统的初期支护构造是以单层大管棚(Φ108mm)作为超前支护结构层，以全环喷射混凝土作为外衬(C25砼、厚35cm)，外衬内设全环型钢钢架加强支护，钢架间距通常为0.5m一榀。其不足之处是浅埋黄土隧道施工的沉降值较大、地表沉降较难控制，而且只适用于上下地层均匀单一的隧道中，对于隧道穿越拱部为黄土、拱部以下为岩层的不均匀地层的情况则针对性不强，表现为拱部黄土地层加固措施不强，隧道下半部分坚硬岩层的支护强度又偏强。以郑州至西安铁路客运专线黄龙村隧道为例，该隧道覆盖层11～18m，采用弧形导坑法开挖，小导管超前支护及单层钢架加强支护，施工过程中地表出现两条平行于隧道中线的纵向裂缝和掌子面前方一条横向裂缝，缝宽3～20mm，裂缝长20～25m，路面变形较大，对公路的安全运营构成影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种浅埋下穿高速公路不均匀地层超大断面隧道的初期支护构造，可有效地控制隧道施工的沉降和地表沉降，以确保隧道施工和公路运营的安全性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明浅埋下穿高速公路不均匀地层超大断面隧道初期支护构造，包括超前支护结构和初期支护结构，其特征是：所述超前支护结构是由径向间隔布设的外大管棚、内大管棚复合构成；所述初期支护结构是由通过喷射混凝土形成的拱部外支护层、全环内支护层复合构成，并在其边墙段布设边墙系统锚杆。

本发明的有益效果是，采用双层大管棚超前支护可增大管棚刚度，减小管棚间距，避免管间土体剥落，有效地减小开挖变形对地表的影响；通过边墙系统锚杆改善初期支护受力和增强土体的稳定性，拱部外支护层、全环内支护层复合构成隧道外衬，增强了初期支护刚度和抵抗变形的能力；有效地解决了大断面黄土隧道施工的技术难题，可将隧道施工的沉降值和地表沉降值控制30mm内，并确保隧道施工和公路运营的安全性。

附图说明

本说明书包括如下一幅附图：

图1是本发明浅埋下穿高速公路不均匀地层超大断面隧道的初期支护构造的断面图。

图中示出构件、部位名称及所对应的标记：外大管棚11、内大管棚12、边墙系统锚杆20、拱部外支护层21、锁脚锚杆21a、全环内支护层22。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参照图1，本发明浅埋下穿高速公路不均匀地层超大断面隧道的初期支护构造，包括超前支护结构和初期支护结构。所述超前支护结构是由径向间隔布设的外大管棚11、内大管棚12复合构成，采用双层大管棚超前支护可增大管棚刚度，减小管棚间距，避免管间土体剥落，有效地减小开挖变形对地表的影响。所述外衬的边墙段外的土体内布设边墙系统锚杆20，所述初期支护结构是由通过喷射混凝土形成的拱部外支护层21、全环内支护层22复合构成，以增强初期支护刚度和抵抗变形的能力，并在其边墙段布设边墙系统锚杆20，以改善初期支护受力和增强土体的稳定性。本发明可有效地将隧道施工的沉降值和地表沉降值控制30mm内，并确保隧道施工和公路运营的安全性。

为有效地控制黄土围岩的变形和增强初期支护的稳定性，所述拱部外支护层21内纵向间隔设置钢架加强支护，相邻两榀钢架间环向间隔设置纵向连接钢筋；拱部外支护层21在其拱脚部横向加宽，并设置锁脚锚杆21a将钢架锚固在围岩上。由于加宽的拱脚部增大了拱脚受力面积，钢架、锁脚锚杆21a的设置提高了拱脚承的载力，因此能更为有效地控制拱部初期支护下沉。所述全环内支护层22内纵向间隔设置全环格栅钢架加强支护，相邻两全环格栅钢架间环向间隔设置纵向连接钢筋。

下面以郑州至西安客运专线观音堂隧道为实施例进一步说明本发明。