[发明专利]一种用于地下工程的双曲拱支护结构及施工方法

权利要求书

1.一种用于地下工程的双曲拱支护结构，其特征在于：包括围岩(1)、双曲拱支护结构(2)和洞体(3)，所述双曲拱支护结构(2)和所述洞体(3)之间施工二次衬砌(7)；在所述双曲拱支护结构(2)和所述围岩(1)之间施工初期支护(8)；在所述双曲拱支护结构(2)和所述围岩(1)之间设置初期支护(8)和二次衬砌(7)，所述初期支护(8)位于所述围岩(1)与所述二次衬砌(7)之间；所述双曲拱支护结构(2)位于所述围岩(1)和所述洞体(3)之间，该双曲拱支护结构(2)包括弧形拱(4)和仰拱(5)，所述弧形拱(4)环向弧度与所述洞体(3)环向弧度相匹配，所述弧形拱(4)纵向表面呈波浪形，该弧形拱(4)至少由两个双曲拱单元(6)拼接而成，相邻的两个所述双曲拱单元(6)在波浪形边上固定连接，双曲拱单元(6)采用各向同性介质，具有充分的抗拉、抗压强度和较高的弹性模量的钢制成的，该双曲拱单元(6)为薄层状；

所述地下工程双曲拱支护结构的施工方法为：根据围岩等级、荷载大小、洞体开挖轮廓线和开挖方式确定地下空间支护方式，

a:确定将双曲拱结构(2)作为复合式衬砌的初期支护，则采用以下步骤：

步骤一：根据确定的支护方式，设计并预制双曲拱单元(6)；

步骤二：开挖洞体(3)前方的岩土体，在开挖过程中做好超欠挖控制工作，使洞体(3)具备拼装条件；

步骤三：在洞体(3)内进行弧形拱(4)连接固定工作，在连接过程中，按照先帮拱后顶拱的顺序进行连接，并做到随挖随支；

步骤四：在预制孔(11)中施工钻孔，钻孔施工完成后，在钻孔内安装锚索(12)或锚杆(13)；

步骤五：将弧形拱(4)外表面波浪形凹槽作为排水通道，在弧形拱(4)的端部沿洞体纵向方向埋设排水管(14)；

步骤六：在弧形拱(4)内表面铺设防水板，施作二次衬砌(7)，并完成排水管14周围混凝土浇筑工作；

步骤七：待洞体贯通后或每施工500m-1000m后，再浇筑仰拱(5)，施工排水沟(15)；

b:确定将双曲拱结构(2)作为单层衬砌，则采用以下步骤：

步骤一：根据确定的支护方式，设计并预制双曲拱单元(6)；

步骤二：开挖洞体(3)前方的岩土体，在开挖过程中做好超欠挖控制工作，使洞体(3)具备拼装条件；

步骤三：在洞体(3)内进行弧形拱(4)连接固定工作，在连接过程中，按照先帮拱后顶拱的顺序进行连接，并做到随挖随支；

步骤四:充填弧形拱(4)外表面波浪形凹槽；

步骤五：将弧形拱(4)的内表面凹槽填充或将直接悬挂管路、电缆；

步骤六：待洞体贯通后或每施工500m-1000m后，再浇筑仰拱(5)，施工排水沟(15)；

c:确定将双曲拱结构(2)作为复合式衬砌的二次衬砌，则采用以下步骤：

步骤一：根据确定的支护方式，设计并预制双曲拱单元(6)；

步骤二：对洞体周边的围岩(1)进行初期支护(8)，之后敷设排水系统，铺设防水板；

步骤三:充填弧形拱(4)外表面波浪形凹槽；

步骤四：将弧形拱(4)的内表面凹槽填充或将直接悬挂管路、电缆；

步骤五:待洞体贯通后或每施工500m-1000m后，再浇筑仰拱(5)，施工排水沟(15)；

d：确定将双曲拱结构用于既有隧道的加强支护，则采用以下步骤：

步骤一：根据确定的支护方式，结合洞体支护体系、病害特征和荷载大小设计并预制双曲拱单元(6)；

步骤二：视工程具体情况对需要补强或加固的基面进行处理，然后进行双曲拱单元(6)的现场拼装和固定工作；

步骤三：充填弧形拱(4)外表面波浪形凹槽；

步骤四:将弧形拱(4)的内表面凹槽填充或将直接悬挂管路、电缆，浇筑仰拱(5)，完成隧道支护结构的加固和补强工作。

2.根据权利要求1所述一种用于地下工程的双曲拱支护结构，其特征在于：相邻两个所述双曲拱单元(6)波浪形边采用连接件(9)或拼接孔相锁定的方式连接。

3.根据权利要求1所述一种用于地下工程的双曲拱支护结构，其特征在于：相邻所述双曲拱单元(6)波浪形边采用螺栓固定(10)的方式连接，相邻所述双曲拱单元(6)弧形边采用搭接但不固定的方式连接。