[发明专利]一种大断面软岩隧道半刚性支护结构体系及其施工方法

说明书

本发明公开了一种大断面软岩隧道半刚性支护结构体系及其施工方法，解决了现有技术中软岩隧道支护效果不佳的问题。本发明包括初期半刚性支护结构和二次衬砌支护结构，二次衬砌支护结构位于初期半刚性支护结构内部且与初期半刚性支护结构贴合；所述初期半刚性支护结构为半刚性钢架支护结构或半刚性管片支护结构。本发明提供的大断面软岩隧道支护结构体系是半刚性支护，支护刚度介于柔性支护与钢制支护之间；一方面本发明的隧道初期支护结构体系允许允许围岩发生一定程度的变形；另一方面本发明的特殊钢筋混凝土预制管片可以采用管片拼装机拼装，支护效果好，适应能力强，提高支护安全系数。

技术领域

本发明涉及软岩隧道支护技术领域，特别是指一种大断面软岩隧道半刚性支护结构体系及其施工方法。

背景技术

大断面软岩隧道通常采用新奥法与全断面隧道掘进机法。新奥法是基于岩石承载理论的一种施工方法，其将锚杆和喷射混凝土组合在一起形成隧道支护结构，必要时增设二次衬砌共同组成隧道支护结构体系。目前新奥法是大断面软岩隧道最常用施工工法，但其具有施工工序复杂、支护结构变形大、施工作业环境差、安全性低、效率低等局限性，有待进一步改进和完善。

盾构法是一种利用全断面隧道掘进机进行隧道施工的施工方法。在软岩隧道中，其利用刀盘上的滚刀挤压剪切破岩，主要采用钢筋混凝土管片拼接成环以形成支护结构体系。目前全断面隧道掘进机法是大断面软岩隧道施工工法的未来发展方向，但其具有造价高、非圆隧道施工难度大、开挖半径有限、复杂地质适应性差等缺点，因此在大断面软岩隧道施工中的应用受到较大的限制。

锚喷支护结构为柔性支护，钢筋混凝土支护结构为刚性支护，前者允许支护结构变形，后者严格不允许支护结构变形。因此，如何提供一种即能保证快速高效、安全环保，又能允许支护结构体系适当变形的支护结构体系成为本领域需要解决的问题。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种大断面软岩隧道半刚性支护结构体系及其施工方法，解决了现有技术中软岩隧道支护效果不佳的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种大断面软岩隧道半刚性支护结构体系，包括初期半刚性支护结构和二次衬砌支护结构，二次衬砌支护结构位于初期半刚性支护结构内部且与初期半刚性支护结构贴合；所述初期半刚性支护结构为半刚性钢架支护结构或半刚性管片支护结构。

所述半刚性钢架支护结构包括特殊预制管片和型钢，型钢支护在隧道上断面上，特殊预制管片支护在隧道下断面上，型钢通过环向变形件与特殊预制管片相连接；所述型钢上设有钢筋网片和垂直设置的锚杆。

所述半刚性管片支护结构包括上半环管片和下半环管片，上半环管片支护在隧道上断面上，下半环管片支护在隧道下断面上，上半环管片通过环向变形件与下半环管片相连接；上半环管片和下半环管片均由首尾相连的特殊预制管片组成。

所述特殊预制管片包括基础钢架，基础钢架上浇筑混凝土形成混凝土管片部，基础钢架的两端分别伸出混凝土管片部形成预留接头，相邻两个特殊预制管片之间的预留接头相连接。

所述混凝土管片部上设有预埋锚杆孔，预埋锚杆孔内固定设有锚杆。

所述混凝土管片部上设有轴向设置的预留螺栓孔，轴向相邻的两个混凝土管片部通过穿过预留螺栓孔的螺栓相连接。

所述二次衬砌支护结构为管片支护层或现注混凝土层。

一种大断面软岩隧道半刚性支护结构体系的施工方法，步骤如下：

S1：采用隧道掘进机进行隧道开挖；

S2：隧道掘进机上的管片拼装机对开挖的隧道拼装半刚性钢架支护结构或半刚性管片支护结构；

S3：对步骤S2中的半刚性钢架支护结构或半刚性管片支护结构进行混凝土浇筑，保证初期半刚性支护结构的内表面平滑；