一种地下洞室顶拱结构、地下洞室及地下洞室施工方法技术

本发明专利技术公开了一种地下洞室顶拱结构，包括位于主洞室顶部的顶拱部、在主洞室两侧岩体内沿纵向开凿的施工交通洞、紧贴于顶拱部上表面横跨设置的辅助受力洞，所述辅助受力洞沿纵向设有多个，且与施工交通洞连通；辅助受力洞内浇筑充填有钢筋混凝土，每一个辅助受力洞上均设有向上伸入岩体的预应力锚索。本发明专利技术不仅施工方便、快捷，而且在主洞室开挖之前完成主洞室顶拱部的支护加固，形成稳固的顶拱结构，取得了事先加固的效果，增加了围岩整体性，有效发挥围岩自身承载力。相比于常规施工技术，显著提高了洞室整体的安全性、可靠性和稳定性，尤其适用于地质条件复杂、围岩稳定性极差的超大跨度地下洞室。

Underground cavern arch structure, underground chamber and underground cavity construction method

The invention discloses an underground cavern roof arch structure, including the top of the tunnel is located in the main arch, in the main cavern in the rock on both sides along the construction, close to the traffic hole dug on the top vertical arch on the surface of the auxiliary force across the setting hole, the auxiliary force is provided with a plurality of holes along the longitudinal direction, and connected with the construction of traffic tunnel; auxiliary stress filled with reinforced concrete pouring hole, each hole is provided with auxiliary force to the prestressed anchor up into the rock. The invention has the advantages of convenient construction, fast, and complete the main cavern roof arch before the main excavation reinforcement structure forming solid arch top, made in advance reinforcement effect, increase the surrounding rock integrity, effectively play the self bearing capacity of rock mass. Compared with the conventional construction technology, the safety, reliability and stability of the whole cavern are remarkably improved, and the utility model is especially suitable for large span underground chambers with complicated geological conditions and poor stability of surrounding rocks.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于地下工程，具体涉及一种地下洞室顶拱结构、地下洞室及地下洞室施工方法,尤其适用于复杂地质条件下超大跨度地下洞室。
技术介绍
常规的地下洞室的断面跨度一般不超过40米，对地下洞室顶拱的加固，常规措施为洞室开挖后，再采用多种支护的支护型式。超大断面洞室的跨度往往达到60-70米。常规支护措施由于存在开挖出渣工期与支护施工周期，掌子面爆破形成洞室后一直到支护施工完成，这期间需要一段时间，从而造成洞室顶拱在一段时间内无支护，存在工程安全隐患。对于洞室围岩条件差等复杂地质条件下的超大断面洞室，常常由于洞室围岩条件差导致洞室顶拱不能开挖成型，开挖后就随之坍塌，无法形成常规的洞室。即便是可以开挖成型的地质条件，由于超大断面洞室的跨度过大，采用常规支护形式，也会导致洞室顶拱围岩不稳定。上述问题在受多种条件所限，布置在地质条件复杂、围岩条件较差地层中的超大跨度地下洞室中尤为突出。另外，对本案中所提到的方向词汇进行定义，在本领域中，技术人员通常认定纵向是沿着地下洞室纵深的方向；横向是地下洞室横断面的方向，垂直于地下洞室轴线。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术旨在提供一种安全稳固的地下洞室顶拱结构，配套的地下洞室及地下洞室施工方法。本专利技术解决问题的技术方案是：一种地下洞室顶拱结构，包括位于主洞室顶部的顶拱部，还包括在主洞室两侧岩体内沿纵向开凿的施工交通洞、紧贴于顶拱部上表面横跨设置的辅助受力洞，所述辅助受力洞沿纵向设有多个，且与施工交通洞连通；所述辅助受力洞内浇筑充填有钢筋混凝土，每一个辅助受力洞上均设有向上伸入岩体的预应力锚索。上述方案中，辅助受力洞浇筑钢筋混凝土之后形成受力梁，通过预应力锚索牵拉，保证顶拱部的稳定。进一步的，所述施工交通洞内浇筑充填有钢筋混凝土，充填有钢筋混凝土的实心施工交通洞为辅助受力洞的支座；所述施工交通洞外设有伸入岩体的锚固件，对施工交通洞牵拉。施工交通洞形成受力支座，能够进一步增加辅助受力洞承受载荷的能力。锚固件为锚杆或锚索，通过锚杆或锚索对施工交通洞形成牵拉，能够增加施工交通洞的承载能力。辅助受力洞的布置方式有多种，如，所述相邻辅助受力洞之间间隔设置。或者，所述相邻辅助受力洞之间连续设置。进一步的，所述辅助受力洞的横断面为拱形或直线型。优选为拱形，拱形结构承受力更大。优选的，所述预应力锚索均呈辐射状布置。同时，本专利技术还提供一种地下洞室，包括主洞室，所述主洞室的顶部为上述方案所述的顶拱结构。相应的，本专利技术还提供一种地下洞室施工方法，包括如下步骤：a）在主洞室开挖施工前，在设计开挖主洞室区域两侧的岩体内，沿纵向开挖施工交通洞；b）以其中一侧的施工交通洞为起点、另一侧的施工交通洞为终点，紧贴于顶拱部上表面横向开挖辅助受力洞，辅助受力洞沿纵向设有多个，且与施工交通洞连通；在辅助受力洞内铺设钢筋或型钢结构，并用混凝土浇筑充填整个辅助受力洞；c）从辅助受力洞向上施工预应力锚索，直至深入辅助受力洞上方的岩体内并固定；e）进行主洞室的开挖，开挖成型后，辅助受力洞与主洞室顶部的衔接区域段直接成为主洞室的一部分；之后，进行主洞室支护施工。上述施工过程中，施工交通洞采用锚杆或锚索支护。进一步的，在步骤c）之后、步骤e）之前还设有步骤d）在施工交通洞内浇筑钢筋混凝土，使两侧的施工交通洞形成辅助受力洞的支座；然后在施工交通洞外设有伸入岩体的锚固件，对施工交通洞牵拉。进一步的，辅助受力洞的布置形式可根据洞室跨度、地质条件综合考虑后确定，一种具体的方案中：步骤b）中相邻辅助受力洞之间间隔设置；步骤c）中每一个辅助受力洞上的预应力锚索均呈辐射状布置。另一种具体的方案中：步骤b）中相邻辅助受力洞之间连续设置，连续布置的辅助受力洞采用跳仓施工，最后形成紧挨在一起的整体。本专利技术不仅施工方便、快捷，而且在主洞室开挖之前完成主洞室顶拱部的支护加固，形成稳固的顶拱结构，取得了事先加固的效果，增加了围岩整体性，有效发挥围岩自身承载力。相比于常规施工技术，显著提高了洞室整体的安全性、可靠性和稳定性，尤其适用于地质条件复杂、围岩稳定性极差的超大跨度地下洞室。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步说明。图1为实施例1地下洞室横剖面图。图2为实施例1地下洞室纵剖面图。图3为实施例2地下洞室横剖面图。图4为实施例2地下洞室纵剖面图。图中：1—辅助受力洞，2—施工交通洞，3—预应力锚索，5—主洞室,8-锚杆。具体实施方式实施例1如图1～2所示，一种地下洞室顶拱结构，包括位于主洞室5顶部的顶拱部、在主洞室5两侧岩体内沿纵向开凿的施工交通洞2、紧贴于顶拱部上表面横跨设置的辅助受力洞1。所述辅助受力洞1沿纵向间隔设有多个，且与施工交通洞2连通。所述辅助受力洞1内浇筑充填有钢筋混凝土，每一个辅助受力洞1上均设有向上呈辐射状伸入岩体的预应力锚索3。所述施工交通洞2内浇筑充填有钢筋混凝土，充填有钢筋混凝土的实心施工交通洞2为辅助受力洞1的支座。所述施工交通洞2外设有伸入岩体的锚杆8，对施工交通洞2牵拉。所述辅助受力洞1的横断面为拱形。本实施例还提供一种地下洞室，包括主洞室5，所述主洞室5的顶部为上述顶拱结构。与此同时，本实施例还提供一种地下洞室施工方法，包括如下步骤：a）在主洞室5开挖施工前，在设计开挖主洞室5区域两侧的岩体内，沿纵向开挖施工交通洞2。施工交通洞2外设有伸入岩体的锚杆8，对施工交通洞2牵拉。施工交通洞2的长度大于或等于主洞室长度。b）以其中一侧的施工交通洞2为起点、另一侧的施工交通洞2为终点，紧贴于顶拱部上表面横向开挖辅助受力洞1，辅助受力洞1沿纵向间隔设有多个，且与施工交通洞2连通。在辅助受力洞1内铺设钢筋或型钢结构，并用混凝土浇筑充填整个辅助受力洞1。c）从辅助受力洞1向上呈辐射状施工预应力锚索3，直至深入辅助受力洞1上方的岩体内并固定。d）在施工交通洞2内浇筑钢筋混凝土，使两侧的施工交通洞2形成辅助受力洞1的支座。e）进行主洞室5的开挖，开挖成型后，辅助受力洞1与主洞室5顶部的衔接区域段直接成为主洞室5的一部分。之后，进行主洞室5支护施工。上述步骤方法中，辅助受力洞1的断面尺寸根据其承受的荷载以及主洞室5跨度等条件计算和施工交通需要综合确定。实施例2如图3～4所示，重复实施例1，所不同的是：对于地质条件复杂、围岩条件极差的超大断面主洞室，相邻辅助受力洞1之间连续设置。其施工方法中存在如下不同：步骤b）中相邻辅助受力洞1之间连续设置，连续布置的辅助受力洞1采用跳仓施工，最后形成紧挨在一起的整体。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地下洞室顶拱结构，包括位于主洞室（5）顶部的顶拱部，其特征在于：还包括在主洞室（5）两侧岩体内沿纵向开凿的施工交通洞（2）、紧贴于顶拱部上表面横跨设置的辅助受力洞（1），所述辅助受力洞（1）沿纵向设有多个，且与施工交通洞（2）连通；所述辅助受力洞（1）内浇筑充填有钢筋混凝土，每一个辅助受力洞（1）上均设有向上伸入岩体的预应力锚索（3）。

【技术特征摘要】
1.一种地下洞室顶拱结构，包括位于主洞室（5）顶部的顶拱部，其特征在于：还包括在主洞室（5）两侧岩体内沿纵向开凿的施工交通洞（2）、紧贴于顶拱部上表面横跨设置的辅助受力洞（1），所述辅助受力洞（1）沿纵向设有多个，且与施工交通洞（2）连通；所述辅助受力洞（1）内浇筑充填有钢筋混凝土，每一个辅助受力洞（1）上均设有向上伸入岩体的预应力锚索（3）。2.根据权利要求1所述的地下洞室顶拱结构，其特征在于：所述施工交通洞（2）内浇筑充填有钢筋混凝土，充填有钢筋混凝土的实心施工交通洞（2）为辅助受力洞（1）的支座；所述施工交通洞（2）外设有伸入岩体的锚固件，对施工交通洞（2）牵拉。3.根据权利要求1所述的地下洞室顶拱结构，其特征在于：所述相邻辅助受力洞（1）之间间隔设置。4.根据权利要求1所述的地下洞室顶拱结构，其特征在于：所述相邻辅助受力洞（1）之间连续设置。5.根据权利要求1所述的地下洞室顶拱结构，其特征在于：所述辅助受力洞（1）的横断面为拱形。6.根据权利要求1所述的地下洞室顶拱结构，其特征在于：所述预应力锚索（3）均呈辐射状布置。7.一种地下洞室，包括主洞室（5），其特征在于：所述主洞室（5）的顶部为上述权利要求1～6任一项所述的顶拱结构。8.一种地下洞室施工方法，其特征在于包括如下步骤：a）在主洞室（5）开挖施工前，在设计开...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，潘江洋，冯树荣，郭云强，胡育林，钟辉亚，石青春，
申请(专利权)人：中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43