一种隧道开挖支洞进主洞的支护结构及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种隧道开挖支洞进主洞的支护结构及其施工方法，涉及公路隧道设计和施工技术领域，包括临时钢架和弧形拱架；临时钢架和弧形拱架均位于支洞进主洞的交叉口段区域内；所述临时钢架包括多根横梁，横梁设于主洞顶部，所述横梁的长度方向沿主洞轴线方向设置，所述横梁底部设有用于支撑横梁的竖向支撑梁，多根所述横梁依次沿垂直于主洞轴线的方向设置；所述弧形拱架包括多个弧形支架，所述弧形支架沿垂直于主洞轴线的方向设置，并依次和每个所述横梁连接，多个所述弧形支架沿主洞轴线方向设置。采用本方案，通过临时钢架进行支护，结合相应的施工方法，对交叉口段进行支护，减少了裸洞暴露面积和暴露时间，能够很好的保证开挖的安全。证开挖的安全。证开挖的安全。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道开挖支洞进主洞的支护结构及其施工方法


[0001]本专利技术涉及公路隧道设计和施工
，具体涉及一种隧道开挖支洞进主洞的支护结构及其施工方法。

技术介绍

[0002]在修建长隧道时，为了缩短工期、增加工作面，一般会采用开挖支洞的方式掘进到尚未开挖的主洞内，与主洞的交接有正交(即垂直与主洞轴线)和斜交(斜交夹角大于40
°
)两种，断面的尺寸根据使用要求确定，相交处支洞底面标高与主洞底面标高一致，但拱顶标高不一致；由于支洞的进入，交接处主洞无法施作完整的钢架支护，并且该处处于复杂的三维受力状态，当围岩等级较差时(一般指四级以下的围岩，围岩分级一般定义一到六级，等级越高围岩条件越差，到六级围岩时基本就是淤泥土，自稳能力非常低)，支洞与主洞的交接处容易出现塌方。

技术实现思路

[0003]本专利技术为解决上述问题，目的在于提供一种隧道开挖支洞进主洞的支护结构及其施工方法，采用本方案，针对隧道支洞向主洞开挖，且主洞尚未开挖的情况，当围岩条件较差时，通过临时钢架进行支护，结合相应的施工方法，对交叉口段进行支护，减少了裸洞暴露面积和暴露时间，能够很好的保证开挖的安全。
[0004]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0005]一种隧道开挖支洞进主洞的支护结构，包括临时钢架和弧形拱架；
[0006]所述临时钢架和弧形拱架均位于支洞进主洞的交叉口段区域内；
[0007]所述临时钢架包括多根横梁，所述横梁设于主洞顶部，所述横梁的长度方向沿主洞轴线方向设置，所述横梁底部设有用于支撑横梁的竖向支撑梁，多根所述横梁依次沿垂直于主洞轴线的方向设置；
[0008]所述弧形拱架包括多个弧形支架，所述弧形支架沿垂直于主洞轴线的方向设置，并依次和每个所述横梁连接，多个所述弧形支架沿主洞轴线方向设置。
[0009]相对于现有技术中，针对隧道支洞向主洞开挖，且主洞尚未开挖的情况，当围岩条件较差时，支洞与主洞的交接处容易出现塌方的问题，本方案提供了一种隧道开挖支洞进主洞的支护结构，采用此结构，通过临时钢架进行支护，结合相应的施工方法，对交叉口段进行支护，减少了裸洞暴露面积和暴露时间，能够很好的保证开挖的安全；具体的，其中支护结构包括临时钢架和弧形钢架，在支洞进主洞的交叉口段区域内设置临时钢架，其中临时钢架位于主洞内并对开挖的主洞进行支护，临时钢架包括有多根横梁，多根横梁沿垂直于主洞轴线的方向依次设置，本方案所述的垂直于主洞轴线的方向为横向方向，即主洞的宽度方向，而横梁的长度方向沿着主洞的轴线方向设置，并设置于主洞的顶部，再通过下方的竖向支撑梁，此时便能对主洞的开挖区域进行临时支护；在开挖主洞时，主洞的开挖高度需高于主洞原设计高度，从而预留出放置横梁的空间；由于主洞的顶部为弧形轮廓线，此时
多根横梁的高度不一，多个横梁形成的弧形线段适配于主洞的弧形轮廓线段；在支洞进主洞的的交叉口段区域内还设有弧形钢架，弧形钢架为主洞的正常支护结构，弧形钢架包括有多个弧形支架，其弧形线段适配于主洞的弧形轮廓线段，弧形支架沿垂直于主洞轴线的方向依次设置，而多个弧形支架沿主洞的轴线方向依次设置，此时只需将弧形支架依次和横梁连接，即可形成稳固的支护结构。
[0010]进一步优化，所述横梁底部设有两根竖向支撑梁，两根所述竖向支撑梁分设于所述横梁两端，所述竖向支撑梁和横梁可拆卸连接；由于在支洞进主洞的交叉口段开挖时，会一边开挖，一边施作临时钢架，为了不影响主洞的正常开挖，本方案中，优选为在横梁的两端端部位置设置竖向支撑梁，此时即可在横梁中部区域进行开挖；而在支护结构完成后，不影响主洞的整体开挖，因此需拆卸竖向支撑梁，将竖向支撑梁和横梁可拆卸连接。
[0011]进一步优化，最靠近所述支洞的横梁位于支洞进入主洞的最高交点位置处；支洞的拱高低于主洞的拱高，因此在支洞进主洞时，支洞和主洞的交叉口最高点位置为主洞开挖点，也为最薄弱点，因此需从支洞进入主洞的最高交点位置处开始设置横梁，并进行支护。
[0012]进一步优化，位于所述横梁两端的弧形支架为完整支架，所述完整支架的弧长和主洞横截面的弧长相适配；由于需要拆卸竖向支撑梁，而为稳定的支撑横梁，本方案中，位于横梁两端的弧形支架为完整支架，其两端的端部均支撑于主洞两侧，弧形和主洞横截面的弧长相适配，从而对所有横梁形成更稳定的支撑结构。
[0013]进一步优化，位于所述横梁中部的弧形支架为不完整支架，所述不完整支架靠近支洞的端部和最靠近支洞的横梁连接；为了不影响支洞进主洞的交叉口段的正常开挖，本方案中，位于横梁中部的所有弧形支架均为不完整支架，其一端抵接于主洞一侧底部，另一端和最靠近支洞的横梁连接即可，预留出开挖主洞的位置空间。
[0014]进一步优化，所述弧形支架位于所述横梁底部；用于更稳定的支撑横梁。
[0015]进一步优化，一种隧道开挖支洞进主洞的支护结构的施工方法，包括以下步骤：
[0016]S1：进行支洞正常开挖施工，掘进主洞交叉口段先施作超前支护；
[0017]S2：施作超前支护后，沿垂直于主洞轴线的方向开挖进入主洞，并施作临时钢架；
[0018]S3：临时钢架施作完毕后，施作弧形拱架；
[0019]S4：弧形拱架施作完毕后，拆除竖向支撑梁，并将横梁和弧形支架连接。
[0020]S5：支护施工完成。
[0021]进一步优化，所述步骤S2还包括以下子步骤：沿垂直于主洞轴线的方向开挖进入主洞时，主洞的开挖高度需高于主洞原设计高度。
[0022]进一步优化，所述步骤S2还包括以下子步骤：采用预留核心土的方式沿垂直于主洞轴线的方向开挖。
[0023]进一步优化，所述步骤S2还包括以下子步骤：施作临时钢架时，从支洞进入主洞的最高交点位置处开始施作横梁。
[0024]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0025]本专利技术提供了一种隧道开挖支洞进主洞的支护结构及其施工方法，采用本方案，针对隧道支洞向主洞开挖，且主洞尚未开挖的情况，当围岩条件较差时，所提供的门字型临时钢架支护结构，结合相应的施工方法，对交叉口段进行支护，减少了裸洞暴露面积和暴露
时间，能够很好的保证开挖的安全；同时所施作的临时钢架的横梁，在后期作为主洞初期支护的连接体，进一步增强了交叉口处支护的强度。该设计需要在支洞开挖进主洞时，稍微增大主洞的开挖尺寸，以能够容纳门字型临时钢架为原则，其开挖量小，在实际施工过程中几乎可以忽略，所以该方式基本不影响施工方的工程量，而增加的材料仅为顶部横梁以及锁脚等辅助结构，具有极高的性价比、安全性。支洞开挖时，主洞尚未开挖，而支洞进主洞后需要形成新的工作面，实际上是两个相对的掌子面，该处在开挖完成初期的使用频率和人员密集程度很高，所以其安全性显得尤为重要，临时钢架的设置能够很好的保证交叉口区域施工转换期间的稳定性。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道开挖支洞进主洞的支护结构，其特征在于，包括临时钢架和弧形拱架；所述临时钢架和弧形拱架均位于支洞进主洞的交叉口段区域内；所述临时钢架包括多根横梁(1)，所述横梁(1)设于主洞顶部，所述横梁(1)的长度方向沿主洞轴线方向设置，所述横梁(1)底部设有用于支撑横梁(1)的竖向支撑梁(2)，多根所述横梁(1)依次沿垂直于主洞轴线的方向设置；所述弧形拱架包括多个弧形支架(3)，所述弧形支架(3)沿垂直于主洞轴线的方向设置，并依次和每个所述横梁(1)连接，多个所述弧形支架(3)沿主洞轴线方向设置。2.根据权利要求1所述的一种隧道开挖支洞进主洞的支护结构，其特征在于，所述横梁(1)底部设有两根竖向支撑梁(2)，两根所述竖向支撑梁(2)分设于所述横梁(1)两端，所述竖向支撑梁(2)和横梁(1)可拆卸连接。3.根据权利要求1所述的一种隧道开挖支洞进主洞的支护结构，其特征在于，最靠近所述支洞的横梁(1)位于支洞进入主洞的最高交点位置处。4.根据权利要求1所述的一种隧道开挖支洞进主洞的支护结构，其特征在于，位于所述横梁(1)两端的弧形支架(3)为完整支架(31)，所述完整支架(31)的弧长和主洞横截面的弧长相适配。5.根据权利要求1所述的一种隧道开挖支洞进主洞的支护结构，其特征在于，位于所述横梁(1)中部的弧形支架(...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨永强，郑国强，王岩，廖沛源，李鹏，王希宝，邱瑞，黄强，
申请(专利权)人：四川省交通勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：