一种锚索对拉型支护结构体系及施工方法技术

本发明专利技术涉及隧道支护体系，具体涉及一种穿越巨型溶洞的隧道的锚索对拉型支护结构体系及施工方法。该支护结构体系包括竖向导洞、隧道正洞、第一对拉锚索和第二对拉锚索；竖向导洞设置于隧道正洞上方的岩体中，且与隧道正洞平行设置；第一对拉锚索自上而下地设置，上端固定于地表，下端固定于竖向导洞；第二对拉锚索自上而下地设置，上端固定于竖向导洞上，下端固定于隧道正洞上。施工方法用于施工该支护结构体系。本发明专利技术提供的支护结构体系及施工方法能有效控制隧道结构整体沉降、保证运营安全，为隧道穿越巨型溶洞大厅提供新的思路和新的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种锚索对拉型支护结构体系及施工方法
本专利技术涉及一种隧道支护体系，具体涉及一种穿越巨型溶洞的隧道的锚索对拉型支护结构体系及施工方法。
技术介绍
进入二十一世纪来，我国铁路建设高速发展，时速200km以上高标准双线铁路修建越来越多，在西部地区，线路展线受曲线半径大、地形地质条件复杂等多种因素的制约，隧道规模越来越大。特别在西南山区，岩溶发育，长大岩溶隧道也越来越多，隧道施工中不可避免要遇到各种岩溶形态。一般情况下，铁路穿越中小型溶洞时，常常利用回填、跨越、支顶等方案，但对于巨型溶洞，尤其是空腔大、地下暗河发育、高度达上百米的巨型溶洞，单纯利用上述方案均不能有效确保施工及运营安全。当溶洞深度太大，沿线路方向长度太长时，采用回填方案时，回填量过于庞大并且不能有效控制基础沉降，无法保证隧道结构在施工及运营过程中的安全稳定；利用跨越方案时以高墩大跨结构最为常见，施工难度大，且需分别设置承担列车荷载和衬砌结构的桥跨结构，工程造价高昂。因此，对于采用跨越方案穿越巨型溶洞大厅的大断面隧道，提出一种能有效控制隧道结构整体沉降、保证运营安全，，改善隧道衬砌结构的受力特点的结构体系是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种锚索对拉型支护结构体系及施工方法。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种锚索对拉型支护结构体系，包括竖向导洞、隧道正洞、第一对拉锚索和第二对拉锚索；所述竖向导洞设置于所述隧道正洞上方的岩体中，且与所述隧道正洞平行设置；所述第一对拉锚索自上而下地设置，上端固定于地表，下端固定于所述竖向导洞；所述第二对拉锚索自上而下地设置，上端固定于所述竖向导洞上，下端固定于所述隧道正洞内的正洞二次衬砌结构上。本专利技术提供的锚索对拉型支护结构体系中，围岩压力和隧道结构荷载可由竖向导洞和对拉型锚索传递至上部岩体，改善隧道衬砌结构受力特征的目的，能够有效地解决隧道穿越巨型溶洞大厅时隧道结构下方发生不均匀沉降变形等问题，提高结构自身稳定性。在巨型溶洞中应用时，可大幅减少填方量及隧道基础处理措施，能够有效降低工程造价，为隧道穿越巨型溶洞大厅提供新的思路和新的方法，具有较高的社会经济效益和深远的应用前景。作为本专利技术的优选方案，所述第一对拉锚索的下端固定于所述竖向导洞内的导洞二次衬砌结构上；第二对拉锚索的下端固定于隧道正洞内的正洞二次衬砌结构上。作为本专利技术的优选方案，所述竖向导洞中设有导洞底板和导洞地梁，所述导洞地梁设置于所述导洞底板上；所述第二对拉锚索的上端固定于所述导洞地梁上。作为本专利技术的优选方案，锚索对拉型支护结构体系包括至少两个自上而下分布的竖向导洞，其中一个所述竖向导洞通过第一对拉锚索锚固于地表，另一个所述竖向导洞通过第二对拉锚索与所述隧道正洞相连，相邻两个所述竖向导洞之间通过第三对拉锚索相连。通过这种结构，可以根据实际情况决定竖向导洞的数量。作为本专利技术的优选方案，锚索对拉型支护结构体系还包括竖井和横通道，所述竖井上端连通至地表，下端与所述横通道连通，所述横通道与所述竖向导洞连通。作为本专利技术的优选方案，所述隧道正洞穿越溶洞大厅，所述溶洞大厅的上部围岩中设有锚网喷支护结构。锚网喷支护能较好地加固隧道正洞上方围岩。一种锚索对拉型支护结构体系的施工方法，包括以下步骤：S1.开挖竖井和横通道至设计位置；S2.施工竖向导洞；S3.施作第一对拉锚索；S4.施作溶洞大厅顶部的锚网喷支护结构；S5.施工隧道正洞；S6.施做第二对拉锚索。本专利技术提供的上述竖向导洞锚索对拉型支护结构体系的施工方法，首先施作竖井和横通道，再进行竖向导洞的开挖，在竖向导洞结构上采用对拉型锚索。本专利技术所述施工方法安全可靠，施工效率高。对拉型锚索可将隧道正洞结构所受到的荷载传递至竖向导洞及上部岩体，有效地解决了隧道穿越巨型溶洞大厅易出现沉降变形的问题。与传统施工方法相比，对拉型锚索受力简单明确，同时竖向导洞地梁可以起到均匀分配荷载的作用，消除了传统施工方法致使隧道支护结构受力复杂的缺陷，增加了隧道结构的整体稳定性。同时突破了传统思维，降低对基底处理措施的投入量，竖井深度和竖向导洞位置及数量可根据隧道正洞的埋深进行合理调整，施工方法具有极高的灵活性和适应性。作为本专利技术的优选方案，重复步骤S2至步骤S6，直至达到隧道该工法设计段落全长。作为本专利技术的优选方案，所述步骤S2包括：S21.开挖所述竖向导洞；S22.施作竖向导洞二次衬砌和导洞底板；S23.待所述竖向导洞结构稳定后，施作导洞地梁。作为本专利技术的优选方案，所述步骤S5包括：S51.施作正洞底板；S52.施作正洞二次衬砌结构；S53.对所述隧道正洞底部填充层进行回填。作为本专利技术的优选方案，在所述步骤S3结束后，重复进行步骤S1和步骤S2,施工形成至少两个自上而下分布的竖向导洞；每施工完成一个竖向导洞后，对位于下方的各个所述竖向导洞施作第三对拉锚索，使相邻两个所述竖向导洞通过第三对拉锚索相连，然后进行步骤S4-步骤S6。作为本专利技术的优选方案，在所述步骤S4中，采用弃渣回填，形成用于施工所述锚网喷支护结构的施工平台，或在溶洞内搭设用于施工所述锚网喷支护结构的脚手架。本专利技术提供的上述锚索对拉型支护结构体系的施工方法中，竖向导洞的位置和数量可根据溶洞的埋深进行合理调整，故该结构能适应复杂多变的环境，大大提高线路选择的灵活性和隧道支护结构的多样性。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术提供的锚索对拉型支护结构体系中，围岩压力和隧道结构荷载可由竖向导洞和对拉型锚索传递至上部岩体，改善隧道衬砌结构受力特征，能够有效地解决隧道穿越巨型溶洞大厅时隧道结构下方发生不均匀沉降变形等问题，提高结构自身稳定性。在巨型溶洞中应用时，可大幅减少填方量及隧道基础处理措施，能够有效降低工程造价，为隧道穿越巨型溶洞大厅提供新的思路和新的方法，具有较高的社会经济效益和深远的应用前景。2.本专利技术提供的锚索对拉型支护结构体系的施工方法中，首先施作竖井和横通道，再进行竖向导洞的开挖，在竖向导洞结构上采用对拉型锚索。本专利技术所述施工方法安全可靠，施工效率高。对拉型锚索可将隧道正洞结构所受到的荷载传递至竖向导洞及上部岩体，有效地解决了隧道穿越巨型溶洞大厅易出现沉降变形的问题。与传统施工方法相比，对拉型锚索受力简单明确，同时竖向导洞地梁可以起到均匀分配荷载的作用，消除了传统施工方法致使隧道支护结构受力复杂的缺陷，增加了隧道结构的整体稳定性。同时突破了传统思维，降低对基底处理措施的投入量，竖井深度和竖向导洞位置及数量可根据隧道正洞的埋深进行合理调整，施工方法具有极高的灵活性和适应性。附图说明图1是本专利技术实施例1提供的锚索对拉型支护结构体系的结构示意图。图2是本专利技术实施例1提供的锚索对拉型支护结构体系的竖向导洞的结构示意图。图3是本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锚索对拉型支护结构体系，其特征在于，包括竖向导洞、隧道正洞、第一对拉锚索和第二对拉锚索；/n所述竖向导洞设置于所述隧道正洞上方的岩体中，且与所述隧道正洞平行设置；/n所述第一对拉锚索自上而下地设置，上端固定于地表，下端固定于所述竖向导洞上；/n所述第二对拉锚索自上而下地设置，上端固定于所述竖向导洞上，下端固定于所述隧道正洞上。/n

【技术特征摘要】
1.一种锚索对拉型支护结构体系，其特征在于，包括竖向导洞、隧道正洞、第一对拉锚索和第二对拉锚索；
所述竖向导洞设置于所述隧道正洞上方的岩体中，且与所述隧道正洞平行设置；
所述第一对拉锚索自上而下地设置，上端固定于地表，下端固定于所述竖向导洞上；
所述第二对拉锚索自上而下地设置，上端固定于所述竖向导洞上，下端固定于所述隧道正洞上。


2.根据权利要求1所述的锚索对拉型支护结构体系，其特征在于，所述第一对拉锚索的下端固定于所述竖向导洞内的导洞二次衬砌结构上；
所述第二对拉锚索的下端固定于所述隧道正洞内的正洞二次衬砌结构上。


3.根据权利要求1所述的锚索对拉型支护结构体系，其特征在于，所述竖向导洞中设有导洞底板和导洞地梁，所述导洞地梁设置于所述导洞底板上；
所述第二对拉锚索的上端固定于所述导洞地梁上。


4.根据权利要求1-3中任意一项所述的锚索对拉型支护结构体系，其特征在于，包括至少两个竖向导洞，所述至少两个竖向导洞自上而下地分布，其中一个所述竖向导洞通过第一对拉锚索锚固于地表，另一个所述竖向导洞通过第二对拉锚索与所述隧道正洞相连，相邻两个所述竖向导洞之间通过第三对拉锚索相连。


5.根据权利要求1所述的锚索对拉型支护结构体系，其特征在于，还包括竖井和横通道，所述竖井上端连通至地表，下端与所述横通道连通，所述横通道与所述竖向导洞连通。


6.根据权利要求1所述的锚索对拉型支护结构体系，其特征在于，所述隧道正洞穿越溶洞大厅，...

【专利技术属性】
技术研发人员：卿伟宸，郑杰元，袁伟，朱勇，喻渝，汪勇，郑伟，周跃峰，刘明，付敏，王能，殷召念，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51