【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及空间支护，尤其涉及一种地下空间支护结构及施工方法。
技术介绍
1、为满足日益增长的地下空间使用需求，地下储油库、地下隧道、水电站主厂房、大跨洞库、大跨公路铁路隧道建设越来越多。大跨空间建造多采用前期保留中心柱支撑，后期进行结构转换，但这种工序施工时间长，受力转换风险较大，且需要增加对中心柱的加固费用。现有技术中对大跨度地下空间研究开展了研究，主要技术如下：
2、公布日为2022.04.12、公布号为cn114320340a的中国专利技术专利公开了一种基于超前导洞及对拉锚索的大跨无柱地下隧洞结构及方法，包括地下隧洞、若干超前导洞以及若干对拉锚索；其中：所述地下隧洞的截面呈多连拱形式，所述超前导洞分别沿地下隧洞的纵向轴线方向延伸，若干所述超前导洞以横向并列的布置方式设置于地下隧洞的洞顶上方，所述超前导洞分别通过若干对拉锚索与地下隧洞多连拱结构中至少一个相邻洞跨相交处相连接。但是该专利采用对拉锚索模式支护大跨地下空间拱部，需要外部增设锚端空间，施作精度要求高，费用昂贵，操作复杂。
3、公布日为2021-01-22、公布号为cn112253189a的中国专利技术专利公开了一种挖除巨型跨度洞室中岩柱的方法及其预支护体系，包括以下步骤：s1：设置开挖分区，确立中岩柱以及侧岩体位置；s2：在中岩柱上方施作预支护洞组，预支护洞组包括若干与洞室同向设置的超前导洞以及若干联通相邻超前导洞的连接通道；s3：开挖侧岩体，施作侧岩体初期支护；s4：在超前导洞内，沿超前导洞通长施作纵向地基梁，在连接通道内，沿连接通道通
4、但是上述专利也是采用对拉锚索模式支护巨型跨度洞室的拱部，也需要外部增设锚端空间，施作精度要求高，费用昂贵，操作复杂。
技术实现思路
1、针对上述的技术问题，本专利技术提出一种地下空间支护结构及施工方法，用于解决现有技术中大跨度地下空间的支护结构需要外部增设锚端空间的问题，采用先导洞加预先锚固的支护结构用于大跨地下空间的支护，不仅形式简单，不需要外部增设锚端空间，而且通过提前稳固大跨地下空间的拱部，保证后期施工安全。
2、为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种地下空间支护结构，包括沿地下空间拱部轮廓线布置的若干个支护单元，每个支护单元包括先导洞和先导洞拱顶支护结构，每个支护单元稳固地下空间拱顶一部分区域，若干个支护单元稳固区域交错连接稳固整个地下空间拱部，为地下空间开挖提供安全的环境。本专利技术通过先导洞加预先锚固的大跨地下空间支护结构，形式简单，通过提前稳固大跨地下空间的拱部，保证后期施工安全；通过先导洞与拱部交叠处布置先导洞拱顶支护结构，多个支护形式交叠布置形成大跨地下空间支护结构；以先导洞为基础的锚杆群能稳固一片区域地层，多个先导洞的锚杆群组能稳固整个大跨地下空间拱部。
4、进一步地，为了便于根据情况设置合适的先导洞，所述先导洞布置方向与所述地下空间的位置关系为平行、正交或者斜交；先导洞的纵截面形状为矩形和/或马蹄形和/或圆形。
5、进一步地，为了形成先导洞群从而进行大跨度的提前支护，相邻先导洞相交或相切或间隔布置。
6、进一步地，为了使所述先导洞沿着地下空间拱部轮廓线更好的布置，从而便于施做锚杆，所述先导洞与地下空间拱部轮廓线相交设置以使地下空间的衬砌结构的上侧轮廓线为波纹拱部轮廓线；或者所述先导洞与地下空间拱部轮廓线相切设置以使地下空间的衬砌结构的上侧轮廓线为平齐拱部轮廓线。
7、进一步地，为了形成先导洞+锚杆群的支护形式以使多个支护形式交叠布置形成大跨地下空间支护结构，所述先导洞拱顶支护结构包括设置在地层中且端部位于先导洞中的锚杆，锚杆沿先导洞的纵向轴线方向交错或间隔布置形成锚杆群。
8、进一步地，为了便于根据情况选择性的设置合适的锚杆，所述锚杆包括刚性锚杆和/或柔性锚索；所述锚杆群包括长锚杆和/或短锚杆，且长锚杆可与另一根长锚杆和/或短锚杆搭接。
9、进一步地，为了使锚杆形成的锚杆群更好的锚固在地层中，所述锚杆为多阶长锚杆，多阶长锚杆包括多段短锚杆；且多阶长锚杆具有锚固端和自由端，锚固端与地层粘结摩擦连接，自由端位于先导洞内；所述锚杆通过垫块将自由端处的拉力传至锚固端区域来稳固锚杆路径上的地层。
10、进一步地，为了提高支护效果，所述先导洞拱顶支护结构包括先导洞内与拱顶连接的伞状支护结构，伞状支护结构包括覆盖拱顶的伞面结构和支撑伞面结构的柱状结构。
11、进一步地，为了使锚杆群更好的锚固每个先导洞上方的地层，所述锚杆群在相应的先导洞上方的分布区域为扇形。
12、进一步地，为了使先导洞形成超前支护结构，所述先导洞的长度方向沿地下空间的纵向轴线方向延伸至贯通。
13、进一步地，为了使锚杆群能够覆盖并稳固整个地下空间拱部，多个先导洞均设有锚杆群形成锚杆群组。
14、一种地下空间支护结构的施工方法，包括上述任一项所述的地下空间支护结构，还包括如下步骤：
15、s1：施作第一个先导洞，以第一个先导洞为基点，沿地下空间拱部轮廓施作其余先导洞；
16、s2：以先导洞为作业空间施作先导洞拱顶支护结构，包括在先导洞与地下空间拱部交接处向地层中钻设锚杆形成锚杆群和/或在先导洞内施作伞状支护结构与地下空间拱部连接；
17、s3：以先导洞作为开挖作业空间，从地下空间拱部开挖地层至形成地下空间，且开挖过程中可同时施作衬砌结构。
18、本专利技术的大跨地下空间的施工方法，通过先支护后开挖的方式，提高大跨地下空间施工效率，降低施工难度和风险。
19、进一步地，为了便于根据情况选择合适的施工顺序以及先导洞的施做方式，所述步骤s1中的先导洞可依次施作或间隔施作或同时施作；所述步骤s2中的先导洞施作方式可采用矿山法、tbm、悬臂切割方法。
20、进一步地，为了便于根据情况选择先导洞和锚杆的更高效的施工顺序，所述步骤s1中先导洞的施工和所述步骤s2中先导洞拱顶支护结构的施作可同时进行，或待先导洞施工完成后再施作先导洞拱顶支护结构。
21、进一步地，为了使锚杆相互交错起到更好的锚固作用，所述步骤s2中的钻设锚杆为钻设不同角度的锚杆。
22、本专利技术的有益效果：
23、1、本专利技术的先导洞加预先锚固的大跨地下空间支护结构，形式简单，通过提前稳固大跨地下空间的拱部，保证后期施工安全；
24、2、本专利技术的先导洞与拱部交叠处布置锚杆群，锚杆群分布区域为扇形，并沿先导洞的纵向轴线方向间隔布置，形成先导洞+锚杆群的支护形式，多个支护形式交叠布置形成大跨地下空间支护结构；
25、3、本专利技术以先导洞为基础的锚杆群能稳固一片区域地层，多个先导洞的锚杆群组能稳固整个大跨地下空间拱部；
26、4、本专利技术提供一种大跨地下空间的施工方法，通过先支护后开挖的方式，提高大跨地下空间施工效率，降本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种地下空间支护结构，其特征在于，包括沿地下空间拱部轮廓线布置的若干个支护单元，每个支护单元包括先导洞和先导洞拱顶支护结构，每个支护单元稳固地下空间拱顶一部分区域，若干个支护单元稳固区域交错连接稳固整个地下空间拱部，为地下空间开挖提供安全的环境。
2.根据权利要求1所述的地下空间支护结构，其特征在于，所述先导洞的布置方向与所述地下空间的位置关系为平行、正交或者斜交；先导洞的纵截面形状为矩形和/或马蹄形和/或圆形。
3.根据权利要求1或2所述的地下空间支护结构，其特征在于，相邻先导洞相交或相切或间隔布置。
4.根据权利要求1或2所述的地下空间支护结构，其特征在于，所述先导洞与地下空间拱部轮廓线相交设置以使地下空间的衬砌结构（5）的上侧轮廓线为波纹拱部轮廓线（3）；或者所述先导洞与地下空间拱部轮廓线相切设置以使地下空间的衬砌结构（5）的上侧轮廓线为平齐拱部轮廓线（4）。
5.根据权利要求1或2所述的地下空间支护结构，其特征在于，所述先导洞拱顶支护结构包括设置在地层中且端部位于先导洞中的锚杆，锚杆沿先导洞的纵向轴线方向交错或间隔布置形
6.根据权利要求5所述的地下空间支护结构，其特征在于，所述锚杆包括刚性锚杆和/或柔性锚索；所述锚杆群（21）包括长锚杆和/或短锚杆，且长锚杆可与另一根长锚杆和/或短锚杆搭接。
7.根据权利要求1或2或6所述的地下空间支护结构，其特征在于，所述先导洞拱顶支护结构包括先导洞内与拱顶连接的伞状支护结构（7），伞状支护结构（7）包括覆盖拱顶的伞面结构（71）和支撑伞面结构的柱状结构（72）。
8.一种地下空间支护结构的施工方法，其特征在于，包括如权利要求1~7任一项所述的地下空间支护结构，还包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的地下空间支护结构及施工方法，其特征在于，所述步骤S1中的先导洞可依次施作或间隔施作或同时施作；所述步骤S1中的先导洞施作方式可采用矿山法、TBM、悬臂切割方法。
10.根据权利要求8或9所述的地下空间支护结构及施工方法，其特征在于，所述步骤S1中先导洞的施工和所述步骤S2中先导洞拱顶支护结构的施作可同时进行，或待先导洞施工完成后再施作先导洞拱顶支护结构。
...【技术特征摘要】
1.一种地下空间支护结构，其特征在于，包括沿地下空间拱部轮廓线布置的若干个支护单元，每个支护单元包括先导洞和先导洞拱顶支护结构，每个支护单元稳固地下空间拱顶一部分区域，若干个支护单元稳固区域交错连接稳固整个地下空间拱部，为地下空间开挖提供安全的环境。
2.根据权利要求1所述的地下空间支护结构，其特征在于，所述先导洞的布置方向与所述地下空间的位置关系为平行、正交或者斜交；先导洞的纵截面形状为矩形和/或马蹄形和/或圆形。
3.根据权利要求1或2所述的地下空间支护结构，其特征在于，相邻先导洞相交或相切或间隔布置。
4.根据权利要求1或2所述的地下空间支护结构，其特征在于，所述先导洞与地下空间拱部轮廓线相交设置以使地下空间的衬砌结构（5）的上侧轮廓线为波纹拱部轮廓线（3）；或者所述先导洞与地下空间拱部轮廓线相切设置以使地下空间的衬砌结构（5）的上侧轮廓线为平齐拱部轮廓线（4）。
5.根据权利要求1或2所述的地下空间支护结构，其特征在于，所述先导洞拱顶支护结构包括设置在地层中且端部位于先导洞中的锚杆，锚杆沿先导洞的纵向轴线方向交...
【专利技术属性】
技术研发人员：白中坤，王全胜，刘建峰，朱毅，贾正文，赵修旺，毕程程，李桐，刘佼，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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