[发明专利]一种砂砾石层隧洞附属洞室开挖支撑结构及其施工方法

说明书

一种砂砾石层隧洞附属洞室开挖支撑结构，包括架立于附属洞室洞门两边侧墙上的第一立柱和第二立柱，第一立柱和第二立柱上各设置有带卡槽的牛腿，横梁两端焊接固定在牛腿的卡槽里，横梁通过多根支撑墩柱与隧洞顶部的多个顶拱弧形工字钢固定连接，第一立柱和第二立柱分别与第一立柱顶拱弧形工字钢和第二立柱顶拱弧形工字钢一端固定连接，形成附属洞室矩形洞门支护结构。本发明提供的一种砂砾石层隧洞附属洞室开挖支撑结构及其施工方法，保证了洞挖施工初期支护的连续性和安全防护能力，实现了砂砾石层隧洞附属洞室开挖的安全、高效施工。

技术领域

本发明涉及地下洞室开挖施工领域，尤其是一种砂砾石层隧洞附属洞室开挖支撑结构及其施工方法。

背景技术

随着水利水电事业的发展，水利水电工程的开发逐步向西部高原和峡谷流域展开，建坝条件越来越复杂，尤其是在西部大开发机遇下的重点建设工程，山高谷深、覆盖层深厚、地质条件复杂。在很多砂砾石隧洞开挖中，尤其是开挖断面较大的洞段，围岩稳定性差。由于砂砾石层隧洞与其附属洞室交界处的开挖断面及临空面增大，砂砾石层易受外力扰动出现松动、塌落情况，初期支护困难、施工安全风险高，因此，采取科学合理的措施及时进行附属洞室开挖支撑防护尤为重要。

稳定的岩体有自稳能力，不产生荷载，不稳定的岩体则可能产生坍塌，需要支护结构予以支撑。不稳定围岩丧失稳定是有一个过程的，如果在这个过程中提供必要的帮助式限制，则围岩仍然能够进入稳定状态。对于砂砾石层隧洞开挖来说，所开挖围岩需要及时采取支护措施，尤其是附属洞室、交叉路口等大断面开挖部位，砂砾石层围岩容易失去自稳而引起坍塌，施工安全风险高。因此，只有采取快速高效的措施及时进行支护，才能更有利于附属洞室的稳定和安全施工。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种砂砾石层隧洞附属洞室开挖支撑结构及其施工方法，可以解决砂砾石层隧洞与其附属洞室交界处由于开挖断面及临空面增大，在开挖施工中砂砾石层围岩易出现松动、塌落现象，导致初期支护困难、施工安全风险高、施工工效低的问题，保证了洞挖施工初期支护的连续性和安全防护能力，实现了砂砾石层隧洞附属洞室开挖的安全、高效施工。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种砂砾石层隧洞附属洞室开挖支撑结构，包括架立于附属洞室洞门两边侧墙上的第一立柱和第二立柱，第一立柱和第二立柱上各设置有带卡槽的牛腿，横梁两端焊接固定在牛腿的卡槽里，横梁通过多根支撑墩柱与隧洞顶部的多个顶拱弧形工字钢固定连接，第一立柱和第二立柱分别与第一立柱顶拱弧形工字钢和第二立柱顶拱弧形工字钢一端固定连接，形成附属洞室矩形洞门支护结构。

优选地，第一立柱与第一立柱顶拱弧形工字钢之间、第二立柱与第二立柱顶拱弧形工字钢之间、横梁上的各支撑墩柱与各顶拱弧形工字钢均通过连接板采用螺栓进行连接。

优选地，横梁上、下方的洞室围岩内各设置有1排锚杆，锚杆与横梁焊接。

优选地，锚杆为自进式中空注浆锚杆，锚杆注浆后与横梁焊接。

一种使用支撑结构进行砂砾石层隧洞附属洞室开挖的施工方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：进行砂砾石层隧洞开挖，并采用钢拱架进行初期支护；

步骤2：在开挖至距附属洞室洞门起点桩号1米处时，在属洞室洞一侧的侧墙上架立第一立柱，在第一立柱上端焊接带卡槽的牛腿，采用第一立柱顶拱弧形工字钢进行初期支护，第一立柱顶拱弧形工字钢与第一立柱通过连接板采用螺栓连接；

步骤3：随着砂砾石层隧洞开挖的进行依次架立后续多根临时立柱，在各临时立柱上安装顶拱弧形工字钢，各临时立柱与各顶拱弧形工字钢之间通过连接板采用螺栓连接，并钻设锚杆、焊接连接筋及挂设钢筋网片，在附属洞室一侧的侧墙不焊接连接筋及钢筋网片；

步骤4：将牛腿及附属洞室范围内的各临时立柱与顶拱弧形工字钢之间的连接板包裹好后，进行喷射混凝土施工；