[发明专利]整体张拉式大断面地下结构及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及地下建筑物的结构及施工方法，具体涉及大断面地下结构及其施工方法。

背景技术

大断面地下结构是地下结构发展的方向。对于大断面地下结构，现目前一般采用复合式衬砌结构，由初期支护和二次衬砌组成，初期支护一般采用喷锚支护。喷锚支护由锚杆(或锚索)、钢筋网、喷射混凝土等形成，喷锚支护与围岩形成共同的作用体系。存在的主要不足是：一方面，传统的大断面地下结构对索结构没有进行充分的利用，仅将其用作锚索，对岩层进行加固。另一方面，这种结构是在大断面地下结构开挖后施作，而且要求及时完成支护。

在大断面地下结构施工方面，主要有上半断面超前短台阶法、CD法、双侧壁导坑法等，但是这些开挖法存在开挖步序多，且工作空间较小，不适用大断面配套机械化施工等不足。

发明内容

为克服现有技术对索结构没有充分利用、施工时先开挖后支护、施工工作空间受限等问题，本发明旨在提供一种整体张拉式地下结构，这种结构充分利用了索的抗拉性能，索与围岩形成一种整体张拉结构，这种新型受力结构可以是传统受力结构的替换，同时这种结构在开挖之前就形成，为地下空间的开挖提供了安全保障，可以进行全断面开挖，工作空间较大。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种整体张拉式大断面地下结构，包括内侧锚固梁(1)、外侧锚固梁(2)和索网，所述内侧锚固梁(1)在开挖洞室横断面的边界处呈圆周布置，外侧锚固梁(2)在开挖洞室横断面的边界外呈圆周布置，所述内侧锚固梁(1)与外侧锚固梁(2)一一对应，内侧锚固梁(1)与外侧锚固梁(2)与开挖洞室的延伸方向一致；所述索网沿开挖洞室的延伸方向间隔布置，索网包括内侧索(3)、外侧索(4)和径向索(5)，相邻内侧锚固梁(1)之间通过所述内侧索(3)相连，相邻外侧锚固梁(2)之间通过所述外侧索(4)相连，内侧锚固梁(1)与对应的外侧锚固梁(2)之间通过所述径向索(5)相连。

同时，本发明还提供了一种整体张拉式大断面地下结构的施工方法，包括以下步骤：

(a)、在开挖洞室横断面的边界处开设多个内侧小导洞(6)，在开挖洞室横断面的边界外对应地开设相同数量的外侧小导洞(7)，相邻内侧小导洞(6)之间开设有内侧索孔，相邻外侧小导洞(7)之间开设有外侧索孔，内侧小导洞与对应的外侧小导洞之间开设有径向索孔，且内侧索孔、外侧索孔和径向索孔沿开挖洞室的延伸方向间隔地开设有多个；

(b)、在内侧小导洞(6)内设置内侧锚固梁(1)，在外侧小导洞(7)内设置外侧锚固梁(2)，每个内侧索孔内穿设有内侧索(3)，每个外侧索孔内穿设有外侧索(4)，每个径向索孔内穿设有径向索(5)，内侧索(3)的两端、径向索(5)的内端锚固于对应的内侧锚固梁(1)上，外侧索(4)的两端、径向索(5)的外端锚固于对应的外侧锚固梁(2)上；

(c)、对地下结构进行全断面开挖或两台阶施工；

(d)、对地下结构进行喷锚支护。

本发明的有益效果：内侧锚固梁、外侧锚固梁用于固定索网，利用索网对围岩进行整体张拉，在整体张拉结构中，索网受拉而围岩受压，且索网由内环索、外环索和径向索组成，具体极好的整体性。这种结构在大断面地下结构开挖之前已形成，对围岩进行加固，之后可以进行全断面开挖，增大了工作空间。

附图说明

图1为整体张拉式大断面地下结构的轴侧图。

图2为图1的横断面图。

图3为外侧导洞、内侧导洞、径向导洞布置图。

图4为外侧锚固梁、内侧锚固梁、外侧索、内侧索、径向索的布置图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：

结合图1～图2所示，一种整体张拉式大断面地下结构，主要由内侧锚固梁1、外侧锚固梁2和索网组成。

内侧锚固梁1共八根，在开挖洞室横断面的边界处呈圆周布置。外侧锚固梁2共八根，在开挖洞室横断面的边界外呈圆周布置。内侧锚固梁1与外侧锚固梁2一一对应，数量相等，内侧锚固梁1与外侧锚固梁2与开挖洞室的延伸方向一致。内侧锚固梁1、外侧锚固梁2用于安装固定索网。

索网沿开挖洞室的延伸方向间隔布置。索网主要由内侧索3、外侧索4和径向索5构成。相邻内侧锚固梁1之间通过内侧索3相连，共八根内侧索3，围成内环索。相邻外侧锚固梁2之间通过外侧索4相连，共八根外侧索4，围成外环索。内侧锚固梁1与对应的外侧锚固梁2之间通过径向索5相连，每个索网包括八根径向索5。因此，八根内侧索3、八根外侧索4和八根径向索5共同围成索网。