[实用新型]一种炭质板岩隧道大变形段支护结构

说明书

一种炭质板岩隧道大变形段支护结构，属于隧道施工领域，可解决隧道施工过程中炭质板岩地段极易出现坍塌，结构支护后围岩‑初支变形大的问题，包括导管、管棚、玻璃纤维锚杆、锁脚锚管、锁脚锚管导向管、仰拱和纵向连接器，导管和管棚交替布置，导管和管棚的一端分别与钢架顶端连接，玻璃纤维锚杆插入隧道的内表面，上台阶仰拱的两端分别与钢架的两端连接，中台阶仰拱的两端分别与钢架的两端连接，锁脚锚管导向管的一端与上台阶仰拱和钢架的连接端连接，另一端位于隧道内，锁脚锚管的两端分别位于锁脚锚管导向管内，纵向连接器位于相邻钢架之间。本实用新型提高了初期支护的刚度和整体性，抵抗围岩的压力，达到控制围岩‑初支变形的目的。

技术领域

本实用新型属于隧道施工技术领域，具体涉及一种炭质板岩隧道大变形段支护结构。

背景技术

在公路与铁路建设施工过程中，被称为“隧道癌症”的炭质板岩，其工程物理力学性质极差，岩石强度低，受地层断裂构造影响，节理裂隙极发育，岩体极破碎，具有较强的崩解性、强风化性及流变特性，自稳能力极差，遇水软化呈流塑状，强度急剧降低，承载能力极差，隧道建设过程中，极易出现坍塌，结构支护后围岩-初支变形大，在双层Ⅰ25b工字钢支护的情况下，拱顶沉降达1.5m，边墙收敛达0.9m，严重侵限且频发，该地段施工的初期支护80%都进行了换拱施工，严重影响隧道建设，安全、工期、成本风险剧增。此地层建设隧道有两大技术难题：一、隧道开挖后，围岩不能自稳，掌子面易失稳坍塌，支护无法实施；二、支护后围岩-初支变形极大，钢架扭曲断裂、喷射混凝土开裂掉块，安全无法保证。

发明内容

本实用新型针对隧道施工过程中炭质板岩地段极易出现坍塌，结构支护后围岩-初支变形大的问题，提供一种炭质板岩隧道大变形段支护结构。

本实用新型采用如下技术方案：

一种炭质板岩隧道大变形段支护结构，包括起超前支护的若干超前导管和超前管棚、起超前预加固的若干玻璃纤维锚杆、起抑制初期支护收敛变形和沉降变形的大注浆锁脚锚管、大注浆锁脚锚管导向管和临时仰拱以及提高初期支护的刚度和整体性的纵向连接器，其中，超前导管和超前管棚交替布置，超前导管和超前管棚的一端分别与钢架顶端连接，另一端位于隧道拱顶的钻孔内，玻璃纤维锚杆沿着隧道的轴线插入隧道的内表面，临时仰拱包括上台阶临时仰拱和中台阶临时仰拱，上台阶临时仰拱的两端分别与隧道的上台阶处的钢架的两端连接，中台阶临时仰拱的两端分别与隧道的中台阶处的钢架的两端连接，大注浆锁脚锚管导向管的一端分别与上中台阶临时仰拱和钢架的连接端连接，另一端位于隧道内，大注浆锁脚锚管的两端分别位于大注浆锁脚锚管导向管内，纵向连接器位于相邻钢架之间。

所述超前导管之间的间距为30cm，超前管棚之间的间距为30cm。

所述超前管棚的长度比超前导管的长度长。

所述玻璃纤维锚杆之间间距为60cm。

所述纵向连接器包括位于钢架的工字钢上下翼缘的角钢，其中，上翼缘设有两个背靠背构成T字形的角钢，下翼缘设有两个背靠背构成T字形的角钢，上下翼缘的角钢上下左右对称布置。

本实用新型基于大断面隧道破碎炭质板岩开挖后掌子面无法自稳，支护后超大变形的特殊施工难题。利用玻璃纤维锚杆抗拉强度大，可机械切断挖除的特性，采用玻璃纤维锚杆对掌子面进行超前预加固，改良前方岩体物理力学性能，确保开挖后掌子面围岩稳定，提供支护时间，同时可去除核心土，增加上台阶作业空间，同时施做超前管棚、长大锁脚锚管（深层径向加固）和上台阶临时仰拱创造条件；通过采用玻璃纤维锚杆对掌子面围岩进行超前预加固、短管棚配合小导管超前支护，有效抵抗了围岩的预收敛，控制掌子面围岩向外挤出的位移，减少围岩的松动破坏；通过增设临时仰拱和大注浆锁脚锚管，有效抑制了初期支护的收敛变形和沉降变形；通过相邻两榀钢架间增设纵向连接器，提高了初期支护的刚度和整体性，抵抗围岩巨大的压力，进而达到控制围岩-初支变形的目的。

本实用新型的有益效果如下：