一种挤压型软弱围岩超大断面隧道支护体系及其施工方法技术

一种挤压型软弱围岩超大断面隧道支护体系及其施工方法，其中的支护体系包括第零层支护（1）、第一层支护（2）、第二层支护（3）和第三层支护（4），第零层支护（1）设置在超前小导洞内，第一层支护（2）设置在第零层支护（1）外侧，第二层支护（3）设置在第一层支护（2）外侧，第三层支护（4）设置在第二层支护（3）外侧。其中的施工方法为先超前施作第零层支护（1），并施作长锚索Ⅰ（5）联合长锚杆（6）锁固；然后对第一层支护（2）进行补强；再施作仰拱双层支护+仰拱自进式长锚杆（14）锁固使支护体闭合成环；最后施作钢拱架Ⅳ+模筑使支护体稳定。解决了挤压型软岩初期变形大、变形速率快造成支护失稳的问题。

Supporting system and construction method of super large section tunnel for squeezed weak surrounding rock

An extrusion type soft rock tunnel with super large section supporting system and construction method thereof, wherein the support system including the zero layer support (1), the first supporting layer (2), second (3) supporting layer and third layer support (4), the zero layer supporting set (1) in advance small guide hole, the first layer of support (2) arranged in the zero layer supporting (1) outside the second supporting layer (3) is arranged on the first supporting layer (2) outside the third supporting layer (4) is arranged in the second layer (3) lateral support. The construction method for the first advance for the zero layer support (1), and for long cable 1 (5) (6) with long bolt locking; then the first layer supporting (2) reinforcement; then invert double support + invert self feeding length the bolt (14) to support locking into a closed loop; finally, facilities for steel arch IV + formworking make support system stability. It solves the problem that the deformation of the soft rock in the initial stage is large and the deformation rate is fast, resulting in the instability of the support.

【技术实现步骤摘要】
一种挤压型软弱围岩超大断面隧道支护体系及其施工方法
本专利技术涉及一种隧道支护体系及其施工方法，更具体的说涉及一种挤压型软弱围岩超大断面隧道支护体系及其施工方法，属于隧道支护

技术介绍
传统的软弱围岩隧道初期支护结构一般采用单层格栅钢架锚喷或工字钢锚喷；但是，在高地应力的作用下，软岩变形具有前期变形大、变形速率快、变形持续时间长、变形量大等特点，现有通用的单层格栅钢架锚喷或工字钢锚喷支护结构往往难以抵抗，随着开挖断面的增大，其施工风险急剧增加，而且后期衬砌质量难以保障。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有软弱围岩隧道初期支护结构在高地应力的作用下存在的施工风险较大、后期衬砌质量难以保障等问题，提供一种挤压型软弱围岩超大断面隧道支护体系及其施工方法。为实现上述目的，本专利技术的技术解决方案是：一种挤压型软弱围岩超大断面隧道支护体系，包括第零层支护、第一层支护、第二层支护和第三层支护，所述的第零层支护设置在超前小导洞内，第零层支护包括钢拱架Ⅰ，所述的钢拱架Ⅰ设置有超前导管Ⅰ和钢筋网片Ⅰ，钢拱架Ⅰ之间设置有径向注浆管Ⅰ，所述的第一层支护设置在第零层支护外侧，所述的第一层支护包括钢拱架Ⅱ，所述的钢拱架Ⅱ上设置有超前导管Ⅱ和钢筋网片Ⅱ，钢拱架Ⅱ之间设置有径向注浆管Ⅱ，所述的第二层支护设置在第一层支护外侧，第二层支护包括钢拱架Ⅲ，所述的钢拱架Ⅲ上设置有钢筋网片Ⅲ，所述的第三层支护设置在第二层支护外侧，第三层支护包括钢拱架Ⅳ。所述的第一层支护之间第二层支护设置有长锚杆和长锚索Ⅰ。所述的第二层支护和第三层支护之间设置有长锚索Ⅱ。一种挤压型软弱围岩超大断面隧道支护体系的施工方法，包括下面的步骤：步骤一，首先开挖左侧导坑上台阶，施作第零层支护；步骤二，接着右侧导坑上台阶开挖滞后左侧导坑上台阶掌子面45m，然后右侧导坑中台阶开挖滞后左侧导坑上台阶掌子面50m，再左侧导坑中台阶开挖滞后左侧导坑上台阶掌子面55m，接着及时支护、径向注浆加固，并施作长锚索Ⅰ和长锚杆锁固，其中左侧导坑上台阶的第一层支护与左侧导坑中台阶支护一同施作；步骤三，接着中隔墙上台阶开挖滞后左侧导坑上台阶掌子面60m，左侧导坑下台阶开挖滞后左侧导坑上台阶掌子面65m，右侧导坑下台阶开挖滞后左侧导坑上台阶掌子面70m，然后及时支护、径向注浆加固，并施作并施作长锚索Ⅰ和长锚杆锁固；步骤四，拱墙第二层支护施作滞后左侧导坑上台阶掌子面75m，并及时施作长锚索Ⅱ；步骤五，中隔墙中台阶开挖滞后左侧导坑上台阶掌子面85m，中隔墙下台阶开挖滞后左侧导坑上台阶掌子面90m，并及时施作临时支护；步骤六，由上至下拆除各部位临时支护，再仰拱开挖滞后左侧导坑上台阶掌子面100m，并及时施作仰拱第一层型钢支护、仰拱自进式长锚杆锁固、仰拱第二层型钢支护、仰拱衬砌及仰拱填充；步骤七，拱墙第三层初支施作滞后左侧导坑上台阶掌子面110m，从而完成了该挤压型软弱围岩超大断面隧道支护体系的施工。所述的步骤一具体包括下面的步骤：首先左侧导坑上台阶向前掘进不超过2榀钢架距离；然后施作第零层支护，安装钢拱架Ⅰ、临时侧壁及临时仰拱，并闭合成环；再安装钢筋网片Ⅰ及螺纹连接钢筋，并焊接牢靠；接着施作4m长超前导管Ⅰ和径向注浆管Ⅰ，注浆饱满；再喷射30cm厚混凝土，使其均匀密实。所述的步骤二具体包括下面的步骤：步骤一，右侧导坑上台阶开挖滞后左侧导坑上台阶掌子面45m，施作第一层支护，安装钢拱架Ⅱ、临时侧壁及临时仰拱，并闭合成环；然后安装钢筋网片Ⅱ及连接钢架，并焊接牢靠；施作4m长超前导管Ⅱ和径向注浆管Ⅱ，注浆饱满；喷射30cm厚混凝土，使其均匀密实；施工18m长长锚索Ⅰ及8m长长锚杆锁固，梅花形布置，并注浆、张拉、锚固到位；步骤二，右侧导坑下台阶开挖滞后左侧导坑上台阶掌子面50m，其采用与步骤一中右侧导坑上台阶相同的支护措施及步骤；步骤三，左侧导坑中台阶开挖滞后左侧导坑上台阶掌子面55m，同时施作左侧导坑上台阶的第一层支护，其采用与步骤一中右侧导坑上台阶相同的支护措施及步骤。所述的步骤三具体包括下面的步骤：步骤一，中隔墙上台阶开挖滞后左侧导坑上台阶掌子面60m，施作第一层支护，安装安装钢拱架Ⅱ、临时侧壁及临时仰拱，并闭合成环；然后安装钢筋网片Ⅱ及连接钢架，并焊接牢靠；施作4m长超前导管Ⅱ和径向注浆管Ⅱ，注浆饱满；喷射30cm厚混凝土，使其均匀密实；施工18m长长锚索Ⅰ及8m长长锚杆锁固，梅花形布置，并注浆、张拉、锚固到位；步骤二，左侧导坑下台阶开挖滞后左侧导坑上台阶掌子面65m，其采用与步骤一中中隔墙上台阶相同的支护措施及步骤；步骤三，右侧导坑下台阶开挖滞后左侧导坑上台阶掌子面70m，其采用与步骤一中中隔墙上台阶相同的支护措施及步骤。所述的步骤四具体包括下面的步骤：拱墙第二层支护施作滞后中隔墙上台阶75m，采用钢拱架Ⅲ，通过在第一层初支临时钢架之间的混凝土开孔全拱墙安装成环；然后安装钢筋网片Ⅲ及螺纹连接钢筋，并焊接牢靠；钢架接头处施作1.5m长锁脚固定；喷射30cm厚混凝土，使其均匀密实；施工18m预应力长锚索Ⅰ5及8m自进式长锚杆6锁固，上中下台阶各一根并使其左右对称布置，再注浆、张拉、锚固到位。所述的步骤五具体包括下面的步骤：步骤一，首先中隔墙中台阶开挖滞后左侧导坑上台阶掌子面85m进尺不超过6榀钢架距离；然后安装临时仰拱，与左右导坑中台阶临时仰拱对应；再安装钢筋网片Ⅰ及螺纹连接钢筋，并焊接牢靠；再喷射30cm厚混凝土，使其均匀密实；步骤二，中隔墙下台阶开挖滞后左侧导坑上台阶掌子面90m，其采用与步骤一中中隔墙中台阶相同的支护措施及步骤。所述的步骤六具体包括下面的步骤：首先临时支撑拆除、仰拱开挖滞后左侧导坑上台阶掌子面100m，临时支撑逐榀拆除，机械开挖仰拱，每循环不超过3m；然后及时施作仰拱第一层型钢支护安装型钢与拱墙第一层支护闭合成环，安装连接钢架并焊接牢靠，喷射30cm厚混凝土使其均匀密实，施工6m长仰拱自进式长锚杆锁固，梅花形布置，再注浆、锚固到位；待仰拱第一层型钢支护施工完毕，再施作仰拱第二层型钢支护，安装型钢与拱墙第二层支护闭合成环，安装螺纹连接钢筋并焊接牢靠，喷射30cm厚混凝土使其均匀密实；待仰拱第二层型钢支护施工完毕，接着施工仰拱衬砌，绑扎钢筋笼，环向主筋Ф22@20cm并排双筋、纵向连接筋Ф14@20cm、箍筋Ф8@20cm*20cm，模板安装并加固牢靠，浇筑C35混凝土并使混凝土振捣均匀密实；待仰拱衬砌初凝，最后安装仰拱填充模板并加固牢靠，浇筑C20填充混凝土并使混凝土振捣均匀密实，养护到位。所述的步骤七具体包括下面的步骤：待仰拱施工完毕，混凝土强度满足机械、台架行走要求，施作拱墙第三层初支，滞后左侧导坑上台阶掌子面110m；拱墙全环安装型钢钢架，钢架间用槽钢倒扣做纵梁，并焊接牢靠；模板安装，并加固牢靠；泵送C35混凝土，使混凝土振捣均匀密实。与现有技术相比较，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术中的支护体系采用多层大刚度型钢支护，能有力抵抗围岩的压力，解决挤了压型软岩初期变形大、变形速率快造成支护失稳的问题，从而降低了施工的风险，保障了施工的安全。2、本专利技术中的支护体系通过全环径向注浆，将松软岩体固结起来，提高了外层岩体的强度，充分发挥围岩的自承作用。3、高地应力区域软岩隧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种挤压型软弱围岩超大断面隧道支护体系，其特征在于：包括第零层支护（1）、第一层支护（2）、第二层支护（3）和第三层支护（4），所述的第零层支护（1）设置在超前小导洞内，第零层支护（1）包括钢拱架Ⅰ，所述的钢拱架Ⅰ设置有超前导管Ⅰ和钢筋网片Ⅰ，钢拱架Ⅰ之间设置有径向注浆管Ⅰ，所述的第一层支护（2）设置在第零层支护（1）外侧，所述的第一层支护（2）包括钢拱架Ⅱ，所述的钢拱架Ⅱ上设置有超前导管Ⅱ和钢筋网片Ⅱ，钢拱架Ⅱ之间设置有径向注浆管Ⅱ，所述的第二层支护（3）设置在第一层支护（2）外侧，第二层支护（3）包括钢拱架Ⅲ，所述的钢拱架Ⅲ上设置有钢筋网片Ⅲ，所述的第三层支护（4）设置在第二层支护（3）外侧，第三层支护（4）包括钢拱架Ⅳ。

【技术特征摘要】
1.一种挤压型软弱围岩超大断面隧道支护体系，其特征在于：包括第零层支护（1）、第一层支护（2）、第二层支护（3）和第三层支护（4），所述的第零层支护（1）设置在超前小导洞内，第零层支护（1）包括钢拱架Ⅰ，所述的钢拱架Ⅰ设置有超前导管Ⅰ和钢筋网片Ⅰ，钢拱架Ⅰ之间设置有径向注浆管Ⅰ，所述的第一层支护（2）设置在第零层支护（1）外侧，所述的第一层支护（2）包括钢拱架Ⅱ，所述的钢拱架Ⅱ上设置有超前导管Ⅱ和钢筋网片Ⅱ，钢拱架Ⅱ之间设置有径向注浆管Ⅱ，所述的第二层支护（3）设置在第一层支护（2）外侧，第二层支护（3）包括钢拱架Ⅲ，所述的钢拱架Ⅲ上设置有钢筋网片Ⅲ，所述的第三层支护（4）设置在第二层支护（3）外侧，第三层支护（4）包括钢拱架Ⅳ。2.根据权利要求1所述的一种挤压型软弱围岩超大断面隧道支护体系，其特征在于：所述的第一层支护（2）之间第二层支护（3）设置有长锚杆（6）和长锚索Ⅰ（5）。3.根据权利要求1所述的一种挤压型软弱围岩超大断面隧道支护体系，其特征在于：所述的第二层支护（3）和第三层支护（4）之间设置有长锚索Ⅱ（7）。4.一种挤压型软弱围岩超大断面隧道支护体系的施工方法，其特征在于，包括下面的步骤：步骤一，首先开挖左侧导坑上台阶（8），施作第零层支护（1）；步骤二，接着右侧导坑上台阶开挖滞后左侧导坑上台阶（8）掌子面45m，然后右侧导坑中台阶开挖滞后左侧导坑上台阶（8）掌子面50m，再左侧导坑中台阶开挖滞后左侧导坑上台阶（8）掌子面55m，接着及时支护、径向注浆加固，并施作长锚索Ⅰ（5）和长锚杆（6）锁固，其中左侧导坑上台阶（8）的第一层支护（2）与左侧导坑中台阶支护一同施作；步骤三，接着中隔墙上台阶开挖滞后左侧导坑上台阶（8）掌子面60m，左侧导坑下台阶开挖滞后左侧导坑上台阶（8）掌子面65m，右侧导坑下台阶开挖滞后左侧导坑上台阶（8）掌子面70m，然后及时支护、径向注浆加固，并施作并施作长锚索Ⅰ（5）和长锚杆（6）锁固；步骤四，拱墙第二层支护施作滞后左侧导坑上台阶（8）掌子面75m，并及时施作长锚索Ⅱ（7）；步骤五，中隔墙中台阶开挖滞后左侧导坑上台阶（8）掌子面85m，中隔墙下台阶开挖滞后左侧导坑上台阶（8）掌子面90m，并及时施作临时支护；步骤六，由上至下拆除各部位临时支护，再仰拱开挖滞后左侧导坑上台阶（8）掌子面100m，并及时施作仰拱第一层型钢支护（12）、仰拱自进式长锚杆（14）锁固、仰拱第二层型钢支护（13）、仰拱衬砌（15）及仰拱填充（16）；步骤七，拱墙第三层初支施作滞后左侧导坑上台阶（8）掌子面110m，从而完成了该挤压型软弱围岩超大断面隧道支护体系的施工。5.根据权利要求4所述的一种挤压型软弱围岩超大断面隧道支护体系的施工方法，其特征在于，所述的步骤一具体包括下面的步骤：首先左侧导坑上台阶（8）向前掘进不超过2榀钢架距离；然后施作第零层支护（1），安装钢拱架Ⅰ、临时侧壁（9）及临时仰拱（10），并闭合成环；再安装钢筋网片Ⅰ及螺纹连接钢筋，并焊接牢靠；接着施作4m长超前导管Ⅰ和径向注浆管Ⅰ，注浆饱满；再喷射30cm厚混凝土，使其均匀密实。6.根据权利要求4所述的一种挤压型软弱围岩超大断面隧道支护体系的施工方法，其特征在于，所述的步骤二具体包括下面的步骤：步骤一，右侧导坑上台阶开挖滞后左侧导坑上台阶（8）掌子面45m，施作第一层支护（2），安装钢拱架Ⅱ、临时侧壁（9）及临时仰拱（10），并闭合成环；然后安装钢筋网片Ⅱ及连接钢架，并焊接牢靠；施作4m长超前导管Ⅱ和径向注浆管Ⅱ，注浆饱满；喷射30cm厚混凝土，使其均匀密实；施工18m长长锚索Ⅰ（5）及8m长长锚杆（6）锁固，梅花形布置，并注浆、张拉、锚固到位；步骤二，右侧导坑下台阶开挖滞后左侧导坑上台阶（8）掌子面50m，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宁，何磊，汪伟，李行利，黄新宇，
申请(专利权)人：中铁十一局集团第四工程有限公司，中铁十一局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42