一種V級圍巖大斷面鐵路隧道施工支護結(jié)構(gòu)及施工方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種V級圍巖大斷面鐵路隧道施工支護結(jié)構(gòu)，沿隧道高度方向間隔布置的第一、第二、第三橫向支撐桿，第一、第二、第三橫向支撐桿沿著隧道的寬度方向布置，第一、第二、第三橫向支撐桿的兩端分別與推力桿的桿端連接，推力桿整體呈“人”字形，推力桿的一端與第一、第二、第三橫向支撐桿的桿端鉸接，推力桿的兩端分別與隧道的周面初支鋼架連接，利用橫向支撐桿及橫向支撐桿兩端的“人”字形推力桿，在重載作用下，“人”字形推力桿的兩腿對初支鋼架產(chǎn)生方向向外的主動推力，擠壓拱腳處圍巖，起到預(yù)防收斂下沉的作用，確保隧道施工的安全。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及隧道施工
，具體涉及一種V級圍巖大斷面鐵路隧道施工支護結(jié)構(gòu)及施工方法。
技術(shù)介紹
對于自穩(wěn)能力差的軟弱、淺埋、破碎等V級圍巖地段大斷面鐵路隧道，一般主要采用三臺階臨時仰拱或者四部CD法施工，再采取洞身管棚、超前小導(dǎo)管等一系列輔助措施，盡量減少隧道開挖時的拱頂下沉及拱腳收斂值，保證隧道線形符合設(shè)計要求及施工安全要求。然而，上述兩種常規(guī)工法均存在各自的缺點，其中，見附圖1，三臺階臨時仰拱法，將整個隧道斷面分成三層臺階形斷面和一個仰拱斷面共計四個部分分別施工，四部分層層遞進、逐級開挖，當(dāng)機械開挖擾動量較大時，拱腳處松散圍巖將對初支結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一個方向朝向隧道洞身內(nèi)側(cè)的水平壓力，臨時仰拱的設(shè)置可以低于該水平壓力，從而起到防止拱腳收斂的作用。但是在實際施工中，臨時仰拱的噴射混凝土一般需要2～3小時才能終凝，平均36小時以后才能達到設(shè)計強度值，現(xiàn)場為保證進度，一般臨時仰拱噴射混凝土施工后數(shù)小時內(nèi)即開始行走挖機、運渣車等重型車輛，臨時仰拱鋼架單獨承受重載易變形、曲率增大，同時在拱腳連接處對初支鋼架產(chǎn)生一個指向洞身內(nèi)側(cè)的主動拉力，極易使初支鋼架變形，導(dǎo)致隧道收斂下沉。故采用三臺階臨時仰拱工法，需要盡量減少重型機械的使用頻率、盡量提高臨時仰拱噴射混凝土的上強速率，不利于現(xiàn)場施工。四步CD法，采用縱橫向支撐將整個隧道斷面分割成四部分施工。其典型缺點是掘進速度極慢，對于斷面面積120平方的V級圍巖隧道，采用四步CD法施工，日均進尺不足1m，難以保證施工進度。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是：提供一種V級圍巖大斷面鐵路隧道施工支護結(jié)構(gòu)及施工方法，能夠?qū)嵤ψ苑€(wěn)能力差的軟弱、淺埋、破碎等V級圍巖地段大斷面鐵路隧道的有效支撐，確保隧道施工的安全。為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)的V級圍巖大斷面鐵路隧道施工支護結(jié)構(gòu)采用的技術(shù)方案是：一種V級圍巖大斷面鐵路隧道施工支護結(jié)構(gòu)，沿隧道高度方向間隔布置的第一、第二、第三橫向支撐桿，第一、第二、第三橫向支撐桿沿著隧道的寬度方向布置，所述第一、第二、第三橫向支撐桿的兩端分別與推力桿的桿端連接，所述推力桿整體呈“人”字形，推力桿的一端與第一、第二、第三橫向支撐桿的桿端鉸接，推力桿的兩端分別與隧道的周面初支鋼架連接。本專利技術(shù)還存在以下特征：所述推力桿的兩端分別固定有綴板的板面固定，所述綴板為鋼板，綴板的另一板面與初支鋼架固定。所述初支鋼架的周邊設(shè)置有鎖腳錨桿，鎖腳錨桿伸入隧道周面的巖壁內(nèi)。為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)的V級圍巖大斷面鐵路隧道的施工方法采用的技術(shù)方案是：一種V級圍巖大斷面鐵路隧道的施工方法，包括如下步驟：A、測量放線，施作洞門臨時防護邊仰坡、洞頂截水天溝，施作洞口導(dǎo)向墻及洞口長管棚，并在洞頂淺埋地表埋設(shè)沉降標(biāo)；B、超前預(yù)注漿，注漿范圍在洞身開挖輪廓線外3～5m，每環(huán)注漿長度30m，開挖27m，保留3m止?jié){巖盤，注漿管采用Φ89mm鋼花管，注漿順序由外到內(nèi)，同圈間隔施工；C、開挖上臺階，施作上臺階初期支護，初期支護包括初噴混凝土、架立初支鋼架、設(shè)置鎖腳錨桿工序，復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度，上臺階每循環(huán)開挖、支護進尺為1榀鋼架間距；初支鋼架較隧道設(shè)計輪廓線放大15公分，初支鋼架兩側(cè)拱腳部位各設(shè)兩只連接綴板，所述綴板四角設(shè)螺栓孔；D、在上臺階施作的所述第一橫向支撐桿，在第一橫向支撐桿的兩端通過銷軸安裝“人”字形推力桿，在推力桿的兩端安裝所述綴板，使得所述綴板與初支鋼架拱腳部位的兩個綴板相對應(yīng)，并且用螺栓連接；E、第一橫向支撐與初支鋼架連接完畢后，噴射混凝土至設(shè)計厚度，上臺階施工至一定距離后，進行工序F；F、參照步驟C、D、E分別完成中臺階、下臺階的循環(huán)開挖，中臺階、下臺階每循環(huán)開挖、支護進尺為2榀鋼架的間距；G、開挖仰拱，仰拱每循環(huán)開挖、支護3m，仰拱距上臺階掌子面距離小于等于40m。仰拱施作完成后進行二襯結(jié)構(gòu)的施工，二襯距上臺階掌子面小于等于70m；H：循環(huán)作業(yè)，直至隧道貫通；以及I：施作明洞和洞門結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具備的技術(shù)效果為：利用橫向支撐桿及橫向支撐桿兩端的“人”字形推力桿，在重載作用下，“人”字形推力桿的兩腿對初支鋼架產(chǎn)生方向向外的主動推力，擠壓拱腳處圍巖，起到預(yù)防收斂下沉的作用，確保隧道施工的安全。附圖說明圖1是常規(guī)三臺階臨時仰拱法結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本專利技術(shù)隧道施工的截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本專利技術(shù)邊墻及隧道下部圍巖注漿示意圖；圖4是本專利技術(shù)隧道施工的支護結(jié)構(gòu)受力傳遞示意圖；圖5是至圖11是本專利技術(shù)中隧道施工各個步驟的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式結(jié)合圖1至圖11，對本專利技術(shù)作進一步地說明：一種V級圍巖大斷面鐵路隧道施工支護結(jié)構(gòu)，沿隧道10高度方向間隔布置的第一、第二、第三橫向支撐桿20、30、40，第一、第二、第三橫向支撐桿20、30、40沿著隧道10的寬度方向布置，所述第一、第二、第三橫向支撐桿20、30、40的兩端分別與推力桿50的桿端連接，所述推力桿50整體呈“人”字形，推力桿50的一端與第一、第二、第三橫向支撐桿20、30、40的桿端鉸接，推力桿50的兩端分別與隧道10的周面初支鋼架60連接。結(jié)合圖1所示，對現(xiàn)有三臺階臨時仰拱工法中的臨時仰拱的結(jié)構(gòu)構(gòu)造作調(diào)整，現(xiàn)有的臨時仰拱受重載時，易連同初支鋼架一起變形，導(dǎo)致隧道10拱頂下沉侵限；結(jié)合圖2、圖3和圖4所示，而本專利技術(shù)中利用第一、第二、第三橫向支撐桿20、30、40，并且在第一、第二、第三橫向支撐桿20、30、40的兩端鉸接連接“人”字形的推力桿50，在重載作用下，“人”字形推力桿50的兩個支腿對初支鋼架60產(chǎn)生方向向外的主動推力，擠壓拱腳處圍巖，起到預(yù)防收斂下沉的作用；同時，本方案中上、中、下臺階的第一、第二、第三橫向支撐件，分別由三部分組成，各部分自重較輕，單人就能獨立操作，不需要機械配合安裝，操作靈活。作為本專利技術(shù)的優(yōu)選方案，所述推力桿50的兩端分別固定有綴板70的板面固定，所述綴板70為鋼板，綴板70的另一板面與初支鋼架60固定；上述實施例中，結(jié)合圖4所述，在實際隧道10的挖掘施工過程中，首先由上臺階進行挖掘施工，并且進行支護，當(dāng)?shù)谝粰M向支撐桿20及兩端的推力桿50架設(shè)完畢后，在上臺階處的較為笨重的工程機械始終處在較為忙碌的狀態(tài)，工程機械自身的重量壓迫第一橫向支撐桿20，并且使得推力桿50的兩支腿始終抵靠在綴板70上，從而可以施加給初支鋼架60較為均衡的壓力，推力桿50迫使初支鋼架60實施對圍巖強有力的支撐，避免圍巖的下沉；同理，當(dāng)上臺階處施工完成后，順序進行中臺階和下臺階的施工，所對應(yīng)的第二、第三橫向支撐桿20的作用原理相同，均能夠施加給圍巖強有力的支撐。所述初支鋼架60的周邊設(shè)置有鎖腳錨桿80，鎖腳錨桿80伸入隧道10周面的巖壁內(nèi)。結(jié)合圖5至圖11，采用上述支護結(jié)構(gòu)的V級圍巖大斷面鐵路隧道的施工方法，包括如下步驟：A、測量放線，施作洞門臨時防護邊仰坡d、洞頂截水天溝a，施作洞口導(dǎo)向墻b及洞口長管棚c，并在洞頂淺埋地表埋設(shè)沉降標(biāo)；結(jié)合圖5所示；B、超前預(yù)注漿，注漿范圍在洞身開挖輪廓線外3～5m，每環(huán)注漿長度30m，開挖27m，保留3m止?jié){巖盤，注漿管采用Φ89mm鋼花管，注漿順序由外到內(nèi)，同圈間隔施工；結(jié)合圖6所示；C、開挖上臺階，施作上臺階初期支護，初期支護包括初噴混凝土、架立初支鋼架、設(shè)置鎖腳錨桿80工序，復(fù)噴混凝土本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種V級圍巖大斷面鐵路隧道施工支護結(jié)構(gòu)，其特征在于：沿隧道(10)高度方向間隔布置的第一、第二、第三橫向支撐桿(20、30、40)，第一、第二、第三橫向支撐桿(20、30、40)沿著隧道(10)的寬度方向布置，所述第一、第二、第三橫向支撐桿(20、30、40)的兩端分別與推力桿(50)的桿端連接，所述推力桿(50)整體呈“人”字形，推力桿(50)的一端與第一、第二、第三橫向支撐桿(20、30、40)的桿端鉸接，推力桿(50)的兩端分別與隧道(10)的周面初支鋼架(60)連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種V級圍巖大斷面鐵路隧道施工支護結(jié)構(gòu)，其特征在于：沿隧道(10)高度方向間隔布置的第一、第二、第三橫向支撐桿(20、30、40)，第一、第二、第三橫向支撐桿(20、30、40)沿著隧道(10)的寬度方向布置，所述第一、第二、第三橫向支撐桿(20、30、40)的兩端分別與推力桿(50)的桿端連接，所述推力桿(50)整體呈“人”字形，推力桿(50)的一端與第一、第二、第三橫向支撐桿(20、30、40)的桿端鉸接，推力桿(50)的兩端分別與隧道(10)的周面初支鋼架(60)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的V級圍巖大斷面鐵路隧道施工支護結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述推力桿(50)的兩端分別固定有綴板(70)的板面固定，所述綴板(70)為鋼板，綴板(70)的另一板面與初支鋼架(60)固定。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的V級圍巖大斷面鐵路隧道施工支護結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述初支鋼架(60)的周邊設(shè)置有鎖腳錨桿(80)，鎖腳錨桿(80)伸入隧道(10)周面的巖壁內(nèi)。4.一種V級圍巖大斷面鐵路隧道的施工方法，其特征在于，包括如下步驟：A、測量放線，施作洞門臨時防護邊仰坡(d)、洞頂截水天溝(a)，施作洞口導(dǎo)向墻(b)及洞口長管棚(c)，并在洞頂淺埋地表埋設(shè)沉降標(biāo)；B、...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：丁飛，王中和，王百虎，
申請(專利權(quán))人：中煤第三建設(shè)集團有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：安徽;34