[发明专利]四线大跨隧道索拱联合初期支护构造

说明书

技术领域

本发明涉及隧道初期支护构造，特别涉及一种软岩四线大跨隧道初期支护构造。

背景技术

进入二十一世纪后我国铁路建设高速发展，随着山区高速铁路的快速和大规模修建。由于受曲线半径大、地形地质条件复杂、环保要求高等多种因素的制约，铁路沿线部分地段设站条件极为困难。因此，为提高艰险山区修建高速铁路选线、设站的自由度，使得山区车站布置型式更为灵活、车站功能更易得到保证，特大跨度四线车站隧道的修建将愈来愈多。

软岩的物理力学性质复杂，岩石抗压强度较低，单轴抗压强度一般在30MPa以下，节理裂隙发育，孔隙度大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层，该类岩石多为泥岩、页岩、粉砂岩和泥质矿岩。在重力、地形和地质构造运动等作用下往往形成较高的地应力，一旦隧道开挖后应力释放，将出现围岩膨胀，产生显著塑性变形，给隧道工程造成危害。

对于软岩地层四线大跨隧道，采用传统的初期支护结构(系统锚杆+钢架+喷砼)，一方面，由于跨度大，岩质软，开挖后变形不宜控制。其特点是变形量大、变形速度快、持续时间很长，支护易开裂，甚至失稳造成坍塌事故；另一方面，为了保证安全，施工中必须限制拆撑步长，采用跳拆等措施，导致施工不灵活，工作面狭窄。

隧道初期支护是主要的永久受力结构，且对保证隧道施工期间的安全至关重要，因此必须做到安全、快速、可靠。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种四线大跨隧道索拱联合初期支护构造，可有效控制四线大跨隧道拱顶沉降和支护开裂问题，以确保隧道施工和运营的稳定性及安全性，同时减少施工临时支护，工序干扰少，有利于大型机械作业，施工速度快。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的四线大跨隧道索拱联合初期支护构造，包括覆盖围岩的喷射混凝土层和沿隧道开挖方向间隔布设的全环钢架，以及沿拱墙面布设锚固于围岩中的系统锚杆，全环钢架埋设于喷射混凝土层内，其特征是：在隧道拱部钢架与临时竖撑连接处沿隧道开挖方向间隔设置锚固于围岩并与全环钢架连接的第一组预应力锚索；在边墙部位沿隧道开挖方向间隔设置锚固于围岩并与全环钢架连接的第二组预应力锚索；在隧道拱脚处附近沿隧道开挖方向间隔设置锚固于围岩并与全环钢架连接的第三组预应力锚索。

本发明的有益效果是，采用索拱联合初期支护结构，通过拱部撑索转换实现临时支撑的安全拆除，突破了传统软岩隧道施工中拆撑步长、跳拆等限制，提高拆撑安全度及灵活性，并为后续施工提供了较大的工作面；对拱脚、边墙部位，利用锚索代替临时横撑，避免软岩大跨度隧道临时横撑施作，一方面使得开挖更灵活，另一方面规避了临时横撑拆除风险；通过“外锚”代替“内撑”达到“减跨”之目的，从而形成无内撑的超大跨结构；由锚索与钢架、喷射混凝土、系统锚杆等初支共同受力而组成的联合支护体系，作为隧道永久支护的一部分，使结构安全度更高。

附图说明

本说明书包括如下三幅附图：

图1是本发明四线大跨隧道索拱联合初期支护构造的断面示意图；

图2是图1中A局部的放大视图；

图3是本发明四线大跨隧道索拱联合初期支护构造中环全钢架与预应力锚索的连接方式示意图。

图中示出零部件、部位名称及所对应的标记：喷射混凝土层10、初喷层11、复喷层12、钢筋网13、拱部超前支护14、全环钢架20、第一组预应力锚索31、第二组预应力锚索32、第三组预应力锚索33、拱部系统锚杆34、边墙系统锚杆35、钢垫板40。

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，本发明的四线大跨隧道索拱联合初期支护构造，包括覆盖围岩的喷射混凝土层10和沿隧道开挖方向间隔布设的全环钢架20，以及沿拱墙面布设锚固于围岩中的系统锚杆，全环钢架20埋设于喷射混凝土层10。在隧道拱部钢架与临时竖撑连接处沿隧道开挖方向间隔设置锚固于围岩并与全环钢架20连接的第一组预应力锚索31，以替换拱部临时竖撑；在边墙部位沿隧道开挖方向间隔设置锚固于围岩并与全环钢架20连接的第二组预应力锚索32，在隧道拱脚处附近沿隧道开挖方向间隔设置锚固于围岩并与全环钢架20连接的第三组预应力锚索33，以代替临时横撑。