一种小净距重叠隧道夹岩加固结构及其施工方法技术

本发明专利技术提供一种小净距重叠隧道夹岩加固结构及其施工方法，其中加固结构包括设置在下层隧道顶部的顶拱管棚、设置在上层隧道底部的仰拱管棚与边墙管棚以及拉结在上层隧道和下层隧道之间的对拉锚杆；对拉锚杆间隔布置在上层隧道底部和下层隧道顶部的重叠位置，其两端分别连接在上层、下层隧道内、主体穿设在上层、下层隧道间的夹岩内；在施工时，先施作管棚再进行隧道开挖，其中先进行下层隧道的开挖，打设对拉锚杆，开挖顺序为自夹岩处由近到远；下层隧道完成后，对上层隧道开挖，顺序为由远至近夹岩处，并固定对拉锚杆。本发明专利技术加固结构对小净距重叠隧道夹岩形成了夹持和加固的作用，有效地分担了上部荷载，且施工方法简易，易于操作。

【技术实现步骤摘要】
一种小净距重叠隧道夹岩加固结构及其施工方法
本专利技术涉及隧道施工领域，特别涉及一种小净距重叠隧道夹岩加固结构及其施工方法。
技术介绍
随着我国基础设施建设的快速发展，工程空间不断延伸，隧道工程也逐渐增多，且呈小净距、多洞室、大断面的趋势，给隧道设计施工带来了新的挑战。在小净距重叠隧道建设中，由于上、下隧道施工反复扰动，隧道间夹岩部位往往最为薄弱，受力最为复杂，是影响重叠隧道整体稳定性的关键环节，故施工过程中常需采取一定的技术手段对其进行加固处理。目前，对重叠隧道夹岩最常见的加固手段为超前预注浆，但超前预注浆适用于软弱破碎岩层，而对于相对致密的地层，注浆相对困难，加固效果十分有限，因此，需要提出一种适用于小净距重叠隧道夹岩的加固结构及其施工方法。
技术实现思路
本专利技术提出一种小净距重叠隧道夹岩加固结构及其施工方法用以解决上述问题，具体的技术方案为:一种小净距重叠隧道夹岩加固结构，包括设置在下层隧道顶部的顶拱管棚、设置在上层隧道底部的仰拱管棚与边墙管棚以及拉结在上层隧道和下层隧道之间的对拉锚杆；所述对拉锚杆间隔布置在上层隧道底部和下层隧道顶部的重叠位置，其两端分别连接在上层隧道和下层隧道内、主体穿设在上层隧道和下层隧道间的夹岩内。所述顶拱管棚和仰拱管棚均包含一组平行间隔分布的管件；所述边墙管棚对称设置于仰拱管棚两侧、且沿着隧道边墙支设，每侧边墙管棚包含一组平行间隔分布的管件。所述顶拱管棚、仰拱管棚和边墙管棚的管件均沿着隧道纵向穿入未开挖的隧道内，所述管件为注浆管件。所述对拉锚杆沿上层隧道和下层隧道横断面重叠部分外轮廓对拉设置，沿上层隧道和下层隧道纵向呈梅花状平行间隔分布。所述对拉锚杆的上端伸入上层隧道底部开挖轮廓线以上，对拉锚杆的端部浇筑在喷射混凝土层中，所述混凝土层至少有两层。所述混凝土层为紧贴夹岩底层混凝土与上层混凝土之间设有钢筋网片，所述钢筋网片上设有W型钢带。所述对拉锚杆的上端由下至上依次穿过钢筋网片、W型钢带、垫板，对拉锚杆端部弯折与垫板连接，从而固定在W型钢带上，并进一步浇筑在混凝土中。所述对拉锚杆的下端穿过混凝土层以及钢筋网片和W型钢带，并通过锚杆垫板和固定螺栓锚固。所述W型钢带有一组、且沿着隧道纵向平行间隔设置，每片W型钢带对应连接一个横断面内的对拉锚杆。所述的一种小净距重叠隧道夹岩加固结构的施工方法，具体实施步骤如下：步骤一、上层隧道和下层隧道开挖前，首先在下层隧道顶拱部位、上层隧道仰拱及边墙部位施作管棚支护；步骤二、管棚施作完成后，先施工下层隧道，对于下层隧道分部开挖，首先开挖下层隧道中夹岩所在位置对应的隧道部分，使夹岩充分暴露；步骤三、待夹岩暴露后，依次进行第一层喷射混凝土施工与锚杆钻孔，清孔后依次安设钢筋网片、W型钢带、对拉锚杆，并进行钻孔注浆，锚杆端头通过锚杆垫板固定在W型钢带上，复喷第二层混凝土，从而完成下层隧道的对拉锚杆施工；步骤四、继续开挖下层隧道剩余部分并进行初期支护，待其二衬施工完成后转为上部隧道施工，其中，锚杆长度深入上层隧道待施工开挖轮廓线以上；步骤五、上层隧道采用分部施工，由远离夹岩处向近夹岩处依次推进施工直至最后靠近夹岩一部；步骤六、当开挖到锚杆端部附近时，转为人工开挖，开挖后，首先喷射第一层混凝土,然后在第一层混凝土表面铺设钢筋网片，安装W型钢带与垫板，割除锚杆过长部分，弯折锚杆端头，并与垫板相连，复喷第二层混凝土，从而完成夹岩的加固施工。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术对通过下层隧道和上层隧道的双层管棚与倾斜对拉锚杆对小净距夹岩形成有效的夹持作用，提高了施工过程中夹岩的承载能力与重叠隧道的整体稳定性，而由此形成的“岩梁”承载体系起到一定的承托作用，可有效分担上部围岩、结构与运营荷载；对拉锚杆的端部采用W型钢带及垫板等措施，可使得对拉锚杆与小净距夹岩间的相互作用加强，提高了夹岩整体加固效果和承载力；本专利技术可适用于夹岩岩体较为紧密和疏松的类型，应用范围较广，施工时可分段分部施工，施工工艺简易，有效节省了工时，提高了施工效率。附图说明图1是小净距重叠隧道夹岩加固结构示意图；图2是对拉锚杆示意图。附图标记：1-下层隧道；2-上层隧道；3-夹岩；4-顶拱管棚；5-仰拱管棚；6-边墙管棚；7-对拉锚杆；8-W型钢带；9-钢筋网片；10-第一层混凝土；11-第二层混凝土；12-螺纹钢管；13-通气管；14-进气口；15-注浆口；16-出浆口；17-中空锚杆；18-锚杆垫板；19-垫板；20-出气口。具体实施方式如图1所示，本实施例中重叠隧道呈倒品字形分布，为一个下层隧道1，两个上层隧道2，在下层隧道1和上层隧道2间分别有两处小净距夹岩3，在下层隧道1顶部设置顶拱管棚4、在上层隧道2底部设置仰拱管棚5与边墙管棚6以及拉结在上层隧道2和下层隧道1之间的对拉锚杆7；所述对拉锚杆7间隔布置在上层隧道2底部和下层隧道1顶部的重叠位置，其两端分别连接在上层隧道2和下层隧道1内、主体穿设在上层隧道2和下层隧道1间的夹岩3内。如图2所示，本实施例中采用对拉锚杆7为中空注浆锚杆，包含螺纹钢管12和中空锚杆17，螺纹钢管12一端位于上层隧道，一端与中空锚杆17一端相连，相连处位于夹岩中，且在连接处有出浆口16，中空锚杆17另一端位于下层隧道1；在对拉锚杆7中设置有通气管13，通气管13的进气口14位于螺纹钢管12端部外侧，通气管13穿过螺纹钢管12和中空锚杆17连接处，经中空锚杆17杆体在其端部端口设置出气口20。本实施例中对拉锚杆7两端均喷射有两层混凝土，两层混凝土间设置有钢筋网片9，螺纹钢管12端部弯折，弯折端喷射于第二层混凝土11中，且在弯折端下方焊接有垫板19，垫板19置于W型钢带8上；中空锚杆17下端通过螺栓固定，螺栓上方依次连接有锚杆垫板18和W型钢带8；中空锚杆17下端端部设置注浆口15，砂浆经过中空锚杆17，在出浆口16注入钻孔内。具体的实施步骤为：步骤一，重叠隧道开挖前首先在下层隧道1顶拱部位与上层隧道2仰拱及边墙部位施作管棚支护。本例中，管棚长45m，采用φ127mm×6mm圆钢管，间距40cm，下层隧道1顶拱管棚4端点形成的角度为130°，上层隧道2仰拱部位均布管棚并延伸至边墙2.5m。通过上、下隧道管棚对夹岩3形成夹持。步骤二、管棚施作完成后，重叠隧道按照“先下后上”的施工顺序，首先施工下层隧道1，采用微振控制爆破或机械方法分部开挖，本例中采用双侧壁导坑法进行施工，待夹岩3暴露后（开挖①或②部分后），依次进行第一层混凝土10施工与锚杆钻孔，清孔后依次安设钢筋网片9、W型钢带8、中空注浆锚杆，并进行钻孔注浆，锚杆端头通过螺栓及锚杆垫板18锚固在W型钢带8上，注浆完成后复喷第二层混凝土11，从而完成下层隧道1的对拉锚杆7施工。步骤三、施工中，对拉锚杆7长度应足以深入上层待施工隧道开挖轮廓线50cm以上，以保证满足对拉条件。本例中，对拉锚杆7采用φ22组合式中空注浆锚杆，环向与纵向布置间距分别为0.8m与0.5m，而环向布置长度为3m。步骤四、继续开挖下层隧道1剩余部分（③～⑥部）并及时施作初期支护，待二衬施工完成后转为上层隧道2施工。步骤五、上层隧道2采用微振控制爆破或机械方法进行分部施工，本例采用CD法，由远离夹岩3处向近夹岩3处依次推进（⑦→⑧→⑨→⑩），施工至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小净距重叠隧道夹岩加固结构，其特征在于：包括设置在下层隧道（1）顶部的顶拱管棚（4）、设置在上层隧道（2）底部的仰拱管棚（5）与边墙管棚（6）以及拉结在上层隧道（2）和下层隧道（1）之间的对拉锚杆（7）；所述对拉锚杆（7）间隔布置在上层隧道（2）底部和下层隧道（1）顶部的重叠位置，其两端分别连接在上层隧道（2）和下层隧道（1）内、主体穿设在上层隧道（2）和下层隧道（1）间的夹岩（3）内。

【技术特征摘要】
1.一种小净距重叠隧道夹岩加固结构，其特征在于：包括设置在下层隧道（1）顶部的顶拱管棚（4）、设置在上层隧道（2）底部的仰拱管棚（5）与边墙管棚（6）以及拉结在上层隧道（2）和下层隧道（1）之间的对拉锚杆（7）；所述对拉锚杆（7）间隔布置在上层隧道（2）底部和下层隧道（1）顶部的重叠位置，其两端分别连接在上层隧道（2）和下层隧道（1）内、主体穿设在上层隧道（2）和下层隧道（1）间的夹岩（3）内。2.根据权利要求1所述的一种小净距重叠隧道夹岩加固结构，其特征在于：所述顶拱管棚（4）和仰拱管棚（5）均包含一组平行间隔分布的管件；所述边墙管棚（6）对称设置于仰拱管棚（5）两侧、且沿着隧道边墙支设，每侧边墙管棚（6）包含一组平行间隔分布的管件。3.根据权利要求2所述的一种小净距重叠隧道夹岩加固结构，其特征在于：所述顶拱管棚（4）、仰拱管棚（5）和边墙管棚（6）的管件均沿着隧道纵向穿入未开挖的隧道内，所述管件为注浆管件。4.根据权利要求1所述的一种小净距重叠隧道夹岩加固结构，其特征在于：所述对拉锚杆（7）沿上层隧道（2）和下层隧道（1）横断面重叠部分外轮廓对拉设置，沿上层隧道（2）和下层隧道（1）纵向呈梅花状平行间隔分布。5.根据权利要求4所述的一种小净距重叠隧道夹岩加固结构，其特征在于：所述对拉锚杆（7）的上端伸入上层隧道（2）底部开挖轮廓线以上，对拉锚杆（7）的端部浇筑在喷射混凝土层中，所述混凝土层至少有两层。6.根据权利要求5所述的一种小净距重叠隧道夹岩加固结构，其特征在于：所述混凝土层为紧贴夹岩（3）底层混凝土与上层混凝土之间设有钢筋网片（9），所述钢筋网片（9）上设有W型钢带（8）。7.根据权利要求6所述的一种小净距重叠隧道夹岩加固结构，其特征在于：所述对拉锚杆（7）的上端由下至上依次穿过钢筋网片（9）、W型钢带（8）、垫板（18），对拉锚杆（7）端部弯折与垫板（18）...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金会，苏井高，向明，王勇，王志勇，王国欣，李书渝，苗春阳，赵腾飞，徐强，陈涛，
申请(专利权)人：中国建筑土木建设有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11