一种大跨度隧道支护结构及设计方法技术

本发明专利技术公开了一种大跨度隧道支护结构及设计方法，包括若干个均匀分布的拱形支架,所述支架的顶端的两侧均连接有导洞,所述导洞与隧道相连通,两个所述导洞之间设有受力部,所述受力部用于承载所述隧道横向的挤压力，对隧道上方一定范围内土体施加横向荷载，增加土体粘聚力和内摩擦角，提高拱顶覆土的竖向承载力，并消除隧道开挖引起的拱顶拉应力区。本发明专利技术优点是：由于面对松散岩体时对岩体的加固效果较好，从整体上提高了岩体的力学参数；隧道结构更加优化，受力性能有所提高，预先施工的超前导洞内通过斜撑支持管幕结构，提高了受力性能，同时这种八字形结构相较于矩形结构能更好的利用围岩的自承能力，减少作用在结构上的荷载。荷载。荷载。

【技术实现步骤摘要】
一种大跨度隧道支护结构及设计方法


[0001]本专利技术涉及隧道及地下工程
，具体而言，涉及一种大跨度隧道支护结构及设计方法。

技术介绍

[0002]国内外针对特大断面隧道的支护结构设计和施工方法主要是基于新奥法的原理同时根据各隧道所处的工程概况进行的二次拓展，如今比较典型的应用于特大断面隧道的方法大都借助于原有岩体通过改变开挖方法改良土体的力学性质，将特大断面分割为几个小断面隧道施工，尽可能快的使开挖断面形成闭合结构，改善承载体的承载能力，这些方法大都存在作业空间小、大型机械难以施工、施工周期长等缺点，但是增加了施工的安全性以及围岩的稳定性。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种大跨度隧道支护结构及设计方法，以改善上述问题。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0004]本申请提供了一种大跨度隧道支护结构，包括若干个均匀分布的拱形支架,所述支架的顶端的两侧均连接有导洞,所述导洞与隧道相连通,两个所述导洞之间设有受力部,所述受力部用于承载所述隧道横向的挤压力。
[0005]本专利技术通过对隧道上方一定范围内土体施加横向荷载，增加土体粘聚力和内摩擦角，提高土体自身强度，从而减少隧道支护结构所受荷载，进行结构优化，提高拱顶覆土的竖向承载力，并消除隧道开挖引起的拱顶拉应力区。
[0006]综合上述提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述受力部包括对拉锚索和管棚，若干根所述对拉锚索连接在两个所述导洞之间，所述对拉锚索的下方设有所述管棚，所述管棚架设在所述支架上且在两个所述导洞之间。
[0007]综合上述提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，若干根所述对拉锚索穿过所述导洞的混凝土层且通过锚头固定在所述导洞的内侧壁上。
[0008]综合上述提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，每个所述对拉锚索的外壁上均滑动有弧形板，所述弧形板的外壁上一体成型有与对拉锚杆平行设置的延伸板，每个所述延伸板上均旋有紧固螺栓，所述对拉锚杆的外壁上均匀分布有与紧固螺栓相匹配的螺纹口。
[0009]综合上述提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述导洞包括第一导洞和第二导洞，所述第一导洞和第二导洞均设在所述隧道的拱形部位。
[0010]综合上述提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述支架为拱形支架，所述拱形支架的顶部两侧均固定连接有直角支撑杆，且两个直角支撑杆的顶端均通过支撑横杆固定连接，所述支撑横杆的顶端均通过支撑竖杆与拱形支架连接。
[0011]综合上述提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述支架的正下方设置有
两排埋在地面下的排水管，且排水管与导流管的底端连接。
[0012]一种大跨度隧道支护设计方法，如所述的大跨度隧道支护结构,包括以下步骤：
[0013]S1：开挖隧道两侧的导洞:采用台阶法对隧道两侧的导洞进行开挖，对所述导洞的拱部进行小导管注浆；
[0014]S2：在所述导洞内加设管棚:在所述导洞内，施工横向管棚，并在管棚内注浆加固管棚上方岩体；
[0015]S3：在相邻两个导洞之间打设对拉锚索:在相邻两个导洞之间打设多根对拉锚索，对所述对拉锚索进行张拉，并通过锚头锁定所述对拉锚索；
[0016]S4：开挖隧道并对所述隧道进行支护；
[0017]S5：隧道仰拱二衬施工。
[0018]综合上述提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述对拉锚索采用全长注浆加固围岩，并在所述导洞的侧壁上的锚头处喷射混凝土进行加固。
[0019]综合上述提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述隧道采用分部开挖法进行开挖，并对所述隧道拱顶和边墙进行初期支护。
[0020]本专利技术的有益效果为：对隧道上方岩体加固效果好,采用常规方法注浆加固地层面临着注浆加固效果不理想及注浆压力不易准确控制的缺陷，采用本文的优化方案在注浆加固的基础上增加了管棚支护以及预应力锚索的措施，由于面对松散岩体时对岩体的加固效果较好，从整体上提高了岩体的力学参数；隧道结构更加优化，受力性能有所提高，预先施工的超前导洞内通过斜撑支持管幕结构，提高了受力性能，同时这种八字形结构相较于矩形结构能更好的利用围岩的自承能力，减少作用在结构上的荷载；施工简便快捷,本设计方案中超前导洞内也进行了结构的施做，从整体上来看并未过于增加工程量，同时简化了各工序的施工难度，施工更加便捷。
[0021]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术实施例了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，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，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0023]图1为本专利技术实施例提供的整体结构示意图。
[0024]图中标记：1、对拉锚索；2、锚头；3、管棚；4、混凝土层；5、第一导洞；6、第二导洞；7、第一隧道；8、第二隧道；9、第三隧道；10、第四隧道；11、第五隧道；12、第六隧道；13、第七隧道。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0027]现有技术中,一些科研院所、设计单位和建设单位延用特大断面隧道施工工法设计思路，在常规特大断面隧道施工工法的基础上不断创新优化，提出了一些新的隧道施工工法，例如德国慕尼黑地铁渡线段慕尼黑地铁车站，最大开挖断面176m2，宽度13.2m，高宽比最小为0.5m，采用CD及双侧壁导坑工法。英法段英法海峡分叉隧道，最大开挖断面256.7m2，宽度20.22m，高15.8m，用双侧壁导坑工法。浙江甬台温线西岔隧道，开挖断面达252m2，宽度21.2m，高15.4m，围岩为细砂、中砂及凝灰质黏土，采用中隔壁(CD)法施工采。而北京地铁复八线王府井车站埋深7m，车站长241.4m，宽3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大跨度隧道支护结构，包括若干个均匀分布的拱形支架,其特征在于:所述支架的顶端的两侧均连接有导洞,所述导洞与隧道相连通,两个所述导洞之间设有受力部,所述受力部用于承载所述隧道横向的挤压力。2.根据权利要求1所述的一种大跨度隧道支护结构，其特征在于：所述受力部包括对拉锚索(1)和管棚(3)，若干根所述对拉锚索(1)连接在两个所述导洞之间，所述对拉锚索(1)的下方设有所述管棚(3)，所述管棚(3)架设在所述支架上且在两个所述导洞之间。3.根据权利要求2所述的一种大跨度隧道支护结构，其特征在于：若干根所述对拉锚索(1)穿过所述导洞的混凝土层(4)且通过锚头(2)固定在所述导洞的内侧壁上。4.根据权利要求2所述的一种大跨度隧道支护结构，其特征在于：每个所述对拉锚索(1)的外壁上均滑动有弧形板，所述弧形板的外壁上一体成型有与对拉锚杆平行设置的延伸板，每个所述延伸板上均旋有紧固螺栓，所述对拉锚杆的外壁上均匀分布有与紧固螺栓相匹配的螺纹口。5.根据权利要求1所述的一种大跨度隧道支护结构，其特征在于：所述导洞包括第一导洞(5)和第二导洞(6)，所述第一导洞(5)和第二导洞(6)均设在所述隧道的拱形部位。6.根据权利要求1所述的一种大跨度隧道支护结构，其特征在于：所述支架为拱形支架，所述拱形支架的顶部两...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕刚，刘建友，于晨昀，陈志广，刘方，岳岭，凌云鹏，陈丹，彭斌，胡晶，王杨，魏盼，李力，张延，张矿三，徐治中，祝安龙，宋月光，谭富圣，马福东，刘宝权，王德福，
申请(专利权)人：中铁工程设计咨询集团有限公司，
类型：发明
国别省市：