[发明专利]一种地下洞室顶拱结构、地下洞室及地下洞室施工方法

说明书

本发明公开了一种地下洞室顶拱结构，包括位于主洞室顶部的顶拱部、在顶拱部上方两侧的岩体内沿纵向设置的施工交通洞、横跨于顶拱部上方、在岩体内开凿的辅助受力洞，辅助受力洞沿纵向设有多个，且与施工交通洞连通；辅助受力洞内浇筑充填有钢筋混凝土，每一个辅助受力洞和顶拱部之间均设有对穿预应力锚索。同时还提供了一种地下洞室及其施工方法。本发明不仅施工方便、快捷，而且在主洞室开挖之前完成主洞室顶拱部的支护加固，形成稳固的顶拱结构，取得了事先加固的效果，增加了围岩整体性，有效发挥围岩自身承载力。显著提高了洞室整体的安全性、可靠性和稳定性，尤其适用于地质条件复杂、围岩稳定性极差的超大跨度地下洞室。

技术领域

本发明属于地下工程，具体涉及一种地下洞室顶拱结构、地下洞室及地下洞室施工方法,尤其适用于复杂地质条件下超大跨度地下洞室。

背景技术

常规的地下洞室的断面跨度一般不超过40米，对地下洞室顶拱的加固，常规措施为洞室开挖后，再采用多种支护的支护型式。

超大断面洞室的跨度往往达到60-70米。常规支护措施由于存在开挖出渣工期与支护施工周期，掌子面爆破形成洞室后一直到支护施工完成，这期间需要一段时间，从而造成洞室顶拱在一段时间内无支护，存在工程安全隐患。

对于洞室围岩条件差等复杂地质条件下的超大断面洞室，常常由于洞室围岩条件差导致洞室顶拱不能开挖成型，开挖后就随之坍塌，无法形成常规的洞室。即便是可以开挖成型的地质条件，由于超大断面洞室的跨度过大，采用常规支护形式，也会导致洞室顶拱围岩不稳定。

上述问题在受多种条件所限，布置在地质条件复杂、围岩条件较差地层中的超大跨度地下洞室中尤为突出。

另外，对本案中所提到的方向词汇进行定义，在本领域中，技术人员通常认定纵向是沿着地下洞室纵深的方向；横向是地下洞室横断面的方向，垂直于地下洞室轴线。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种安全稳固的地下洞室顶拱结构，配套的地下洞室及地下洞室施工方法。

本发明解决问题的技术方案是：一种地下洞室顶拱结构，包括位于主洞室顶部的顶拱部，还包括在顶拱部上方两侧的岩体内沿纵向设置的施工交通洞、横跨于顶拱部上方、在岩体内开凿的辅助受力洞，所述辅助受力洞沿纵向设有多个，且与施工交通洞连通；

所述辅助受力洞内浇筑充填有钢筋混凝土，每一个辅助受力洞和顶拱部之间均设有对穿预应力锚索。

上述方案中，辅助受力洞浇筑钢筋混凝土之后形成受力梁，通过对穿预应力锚索反吊主洞室顶拱部围岩，从而保证顶拱部的稳定。

进一步的，所述施工交通洞内浇筑充填有钢筋混凝土，充填有钢筋混凝土的实心施工交通洞为辅助受力洞的支座；所述施工交通洞外设有伸入岩体的锚固件，对施工交通洞牵拉。

施工交通洞形成受力支座，能够进一步增加辅助受力洞承受载荷的能力。锚固件为锚杆或锚索，通过锚杆或锚索对施工交通洞形成牵拉，能够增加施工交通洞的承载能力。

辅助受力洞的布置方式有多种，如，所述相邻辅助受力洞之间间隔设置。

或者，所述相邻辅助受力洞之间连续设置。

进一步的，所述辅助受力洞的横断面为拱形或直线型。优选为拱形，拱形结构承受力更大。

进一步的，每一个辅助受力洞向上设有伸入岩体的预应力锚索，将辅助受力洞牵拉。

优选的，每一个辅助受力洞上的对穿预应力锚索均呈辐射状布置。

同时，本发明还提供一种地下洞室，包括主洞室，所述主洞室的顶部为上述方案所述的顶拱结构。

相应的，本发明还提供一种地下洞室施工方法，包括如下步骤：