[实用新型]一种隧道开挖超前支护结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及盾构隧道的建筑材料衬砌，尤其是适用于层理较多或是破碎严重岩层隧道开挖的超前支护结构。 

背景技术

进行隧道开挖时，尤其是在层理较多或是破碎岩层中开挖隧道，需要进行超前支护加固，以免隧道发生坍塌破坏。目前工程上主要采取超前小导管加固和大管棚加固措施进行，小导管适用于地层条件好的岩层，由于自身刚度较小，加固长度有限，对于地层较差的岩层起不到加固作用，大管棚加固措施比超前小导管加固措施，刚度和加固长度都有所增加，但仍不能有效利用深层围岩自身的强度，对于层理较多或是岩层破碎严重的地段，仍然不满足工程上对隧道围岩加固的强度要求，造成的隧道塌方时有发生。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是为了能有效的利用深层围岩自身的强度，在隧道开挖前有效的进行超前支护处理，避免隧道尤其是层理较多或是破碎严重岩层隧道开挖发生塌方事故，提供了一种隧道开挖超前支护结构。 

本实用新型通过下述技术方案予以实现： 

一种隧道开挖超前支护结构，包括隧道断面和管棚，还包括锚杆和拱形钢架，其中所述锚杆分为锚固段和自由段，所述锚固段沿隧道纵向向外的钻孔固定在隧道断面外轮廓线处的围岩中，所述自由段通过端部设置的锚座固定在所述拱形钢架上，所述管棚与所述锚杆相邻设置，所述管棚的一端固定在隧道断面外轮廓线处的围岩中，另一端固定在所述拱形钢架上。 

在上述技术方案中，所述锚杆与所述围岩之间、所述管棚与所述围岩之间通过砂浆、细骨料的素混凝土或钢筋混凝土固定。 

所述管棚为空心钢管，管壁上散布有渗浆孔，所述管棚管内、管棚管外通过填充材料与所述围岩成一体。 

所述填充材料为砂浆、细骨料的素混凝土或钢筋混凝土。 

所述管棚的外倾角小于锚杆的外倾角。 

所述管棚的外倾角为3-5°。 

所述锚杆的外倾角为15-25°。 

所述渗浆孔的排列呈梅花形或行列布置。 

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：1、在隧道开挖超前支护结构中增加了锚杆，可以有效的利用深层围岩自身的强度为隧道开挖断面处的岩层提供锚固力，增加隧道围岩的稳定性和强度。2、在管棚中灌入了砂浆等填充材料有效的增加了管棚的强度和刚度，减小了隧道围岩的变形，增加了隧道的整体的强度。3、增加了拱形钢架，一方面支撑锚杆和管棚，防止锚杆和管棚露出一端发生向下的位移，另一方面固定锚杆和管棚，防止锚杆和管棚发生错位和转动，从而进一步加固隧道断面的围岩。 

附图说明

图1为本实用新型隧道开挖超前支护结构的结构示意图； 

图2为图1中管棚的结构示意图； 

图3为图1中锚杆的结构示意图。 

图中，1拱形钢架，2管棚，3锚杆，4隧道断面，5砂浆，21钢管，22渗浆孔，31锚固段，32自由段，33锚座 

具体实施方式

以下结合说明书附图，对本实用新型作进一步说明： 

如图1-3所示，本实用新型隧道开挖超前支护结构包括拱形钢架1、管棚2、锚杆3、隧道断面4，其中锚杆3分为锚固段31和自由段32，自由段32的端部设有锚座33(如图2)。锚杆3的锚固段31、管棚2钢管21的一端沿沿隧道纵向向外的钻孔插入并用砂浆5固定在隧道断面4外轮廓线处的围岩中，其中管棚钢管间距沿弧长为400-500mm，与锚杆间距沿弧长为50-80mm，本实例中，管棚钢管间距沿弧长为450mm，与锚杆间距沿弧长为65mm。优选管棚2的外倾角小于锚杆3的外倾角，其中管棚的外倾角为3-5°，锚杆的外倾角为15-25°，本实例中，分别为4°、20°。锚杆的自由段32的端部通过锚座33与拱形钢架1焊接固定，管棚2的另一端(即自由露出端)与拱形钢架1焊接固定。在上述隧道开挖超前支护结构中，管棚2的管内、管棚2与隧道断面4的围岩之间、锚杆3与隧道断面4的围岩之间均填充有砂浆5，通过高压灌注砂浆5，使得拱形钢架1、管棚2、锚杆3和隧道断面4连接成一整体，即隧道开挖超前支护结构。待固定锚杆3和管棚2的砂浆5强度达到75％时，就可以进行隧道断面的开挖。 

在上述技术方案中，该管棚2优选为空心钢管，优选管壁上散布有渗浆孔22，通过高压 灌注砂浆使管棚管内、管外与隧道断面围岩成一体。其中渗浆孔的排列优选呈梅花形或行列布置。上述技术方案中的砂浆还可以用细骨料的素混凝土或、钢筋混凝土等填充材料替代。