水平層狀Ⅲ類圍巖中的隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)和施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水平層狀I(lǐng)II類圍巖中的隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)和施工方法，特別是一種應(yīng)用于新建隧道工程中水平層狀I(lǐng)II類圍巖的隧道初期支護(hù)結(jié)構(gòu)和施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在水平層狀巖石中，隧道開挖后使隧道拱部層狀巖石被挖斷及懸空，隧道拱部巖石易沿層面張裂、折斷塌落、彎曲內(nèi)鼓，形成隧道拱部大量超挖及塌方。這不但造成安全施工的風(fēng)險(xiǎn)，而且約束施工進(jìn)度，增加工程投資。
[0003]現(xiàn)有支護(hù)技術(shù):
[0004]以《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D70-2004)對(duì)現(xiàn)有支護(hù)技術(shù)介紹如下:
[0005](一 )兩車道隧道復(fù)合式襯砌的設(shè)計(jì)參數(shù)
[0006]III類圍巖隧道支護(hù)參數(shù):在隧道拱、墻掛網(wǎng)錨噴支護(hù)。錨桿間距1.0?1.5m，錨桿長(zhǎng)度2.0?3.0m，鋼筋網(wǎng)間距25cm，噴砼厚度8?12cm。二次襯砌厚度35cm。
[0007](二)三車道隧道復(fù)合式襯砌的設(shè)計(jì)參數(shù)
[0008]III類圍巖隧道支護(hù)參數(shù):在隧道拱、墻設(shè)鋼架，并掛網(wǎng)錨噴支護(hù)。錨桿間距1.0?1.5m，銷桿長(zhǎng)度3.0?3.5m，鋼筋網(wǎng)間距25cm，噴??全厚度10?15cm。二次襯砌厚度45cm。
[0009]1、現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn):
[0010](I)現(xiàn)有支護(hù)技術(shù)沒有控制隧道超前變形。沒有超前支護(hù)，隧道開挖后，出現(xiàn)巖石沿層面張裂、折斷塌落、彎曲內(nèi)鼓，并造成大量的超挖問題。
[0011](2)現(xiàn)有技術(shù)沒有根據(jù)圍巖的自穩(wěn)能力進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)，支護(hù)參數(shù)不合理。因?yàn)樵谒綄訝顜r石中，隧道拱部圍巖的自穩(wěn)能力比隧道兩側(cè)邊墻部位差，隧道拱部的支護(hù)參數(shù)與隧道邊墻的支護(hù)參數(shù)一樣是不合理的。隧道拱部的支護(hù)效果不理想，隧道邊墻支護(hù)過強(qiáng)。
[0012]綜上，現(xiàn)有技術(shù)中還沒有一種可以有效控制隧道超挖，提高隧道的安全施工保障，優(yōu)化節(jié)約工程投資，加快施工進(jìn)度，具有較強(qiáng)的可操作性的水平層狀I(lǐng)II類圍巖中的隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)和施工方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可以有效控制隧道超挖，提高隧道的安全施工保障，優(yōu)化節(jié)約工程投資，加快施工進(jìn)度，具有較強(qiáng)的可操作性的水平層狀I(lǐng)II類圍巖中的隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)。
[0014]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的水平層狀I(lǐng)II類圍巖中的隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括隧道主體、系統(tǒng)支護(hù)和超前支護(hù)，所述隧道主體包括隧道拱部和位于隧道拱部下方兩側(cè)的邊墻，所述系統(tǒng)支護(hù)由設(shè)置在隧道拱部中的系統(tǒng)錨桿組成，所述超前支護(hù)由設(shè)置在隧道拱部中的超前支護(hù)錨桿組成，所述超前支護(hù)錨桿的一端與系統(tǒng)錨桿的一端連接。
[0015]進(jìn)一步的是，所述超前支護(hù)錨桿的外插角范圍為14.5度至15.5度。
[0016]進(jìn)一步的是，所述系統(tǒng)錨桿為兩根以上，并等間距設(shè)置，所述超前支護(hù)錨桿為兩根以上，并等間距設(shè)置，所述超前支護(hù)錨桿的間距與系統(tǒng)錨桿的間距相同。
[0017]進(jìn)一步的是，所述系統(tǒng)錨桿的環(huán)相間距范圍為80厘米至120厘米，在隧道拱部90度至150度范圍內(nèi)系統(tǒng)錨桿的縱向間距范圍為249厘米至251厘米。
[0018]進(jìn)一步的是，所述系統(tǒng)錨桿與超前支護(hù)錨桿為焊接連接。
[0019]本發(fā)明要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供一種可以有效控制隧道超挖，提高隧道的安全施工保障，優(yōu)化節(jié)約工程投資，加快施工進(jìn)度，具有較強(qiáng)的可操作性的水平層狀I(lǐng)II類圍巖中的隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)和施工方法。
[0020]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用水平層狀I(lǐng)II類圍巖中隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下幾個(gè)步驟:
[0021]a、進(jìn)行隧道開挖施工；
[0022]b、對(duì)已開挖隧道部分進(jìn)行系統(tǒng)錨桿施工；
[0023]C、對(duì)已開挖隧道部分進(jìn)行超前錨桿施工；
[0024]d、將系統(tǒng)錨桿的一端與超前錨桿的一端連接在一起。
[0025]進(jìn)一步的是，在所述c步驟中，向掌子面未開挖巖體中設(shè)置超前錨桿，且該超前錨桿單根長(zhǎng)度由隧道單循環(huán)開挖長(zhǎng)度和單循環(huán)開挖后超前錨桿在隧道掌子面未開挖巖體中的搭接長(zhǎng)度大于100厘米的要求確定單根超前錨桿的長(zhǎng)度。
[0026]進(jìn)一步的是，所述a步驟中每次開挖的長(zhǎng)度范圍為249厘米至251厘米。
[0027]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的超前支護(hù)約束隧道的超前變形，系統(tǒng)支護(hù)控制開挖圍巖的過大變形，合理的開挖方式約束隧道掌子面的擠出變形，并利用超前錨桿把未開挖的層狀巖石及不利切割塊體采用系統(tǒng)支護(hù)和超前支護(hù)串聯(lián)起來，在隧道變形前人為超前約束隧道變形，并用系統(tǒng)錨桿的懸吊作用，通過超前錨桿與系統(tǒng)錨桿之間的有效連接在隧道拱部形成有效的組合梁，使得隧道更加牢固、穩(wěn)定，并適當(dāng)減少邊墻部分是支護(hù)量，降低成本，節(jié)約工期。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明的主視圖；
[0029]圖2是本發(fā)明的縱向剖視圖；
[0030]圖中零部件、部位及編號(hào):隧道主體1、邊墻2、拱部3、系統(tǒng)錨桿4、超前支護(hù)錨桿5、外插角A、環(huán)相間距D、圓心角B。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0032]如圖1所示，為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的水平層狀I(lǐng)II類圍巖中的隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括隧道主體1、系統(tǒng)支護(hù)和超前支護(hù)，所述隧道主體I包括隧道拱部3和位于隧道拱部3下方兩側(cè)的邊墻2，所述系統(tǒng)支護(hù)由設(shè)置在隧道拱部3中的系統(tǒng)錨桿4組成，所述超前支護(hù)由設(shè)置在隧道拱部3中的超前支護(hù)錨桿5組成，所述超前支護(hù)錨桿5的一端與系統(tǒng)錨桿4的一端連接。前述結(jié)構(gòu)充分利用了水平層狀I(lǐng)II類圍巖抗壓能力是巖石抗彎折能10倍左右的力學(xué)性能和隧道拱部3層狀巖石的特點(diǎn)及圍巖失穩(wěn)破壞模式，在隧道拱部3 —定范圍內(nèi)設(shè)置超前支護(hù)錨桿5，利用超前支護(hù)錨桿5把未開挖的層狀巖石及不利切割塊體采用系統(tǒng)支護(hù)和超前支護(hù)串聯(lián)起來，在隧道變形前人為超前約束隧道變形后，再用系統(tǒng)錨桿4的懸吊作用，通過超前錨桿與系統(tǒng)錨桿4之