一種用于風積沙地層的公路隧道支護結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于風積沙地層的公路隧道支護結構。在風積沙地質條件下進行隧道修建，開挖后毛洞基本無法自穩(wěn)。本實用新型沿徑向自外向內包括初期支護和二次襯砌，沿環(huán)向包括上方的隧道拱部、中部兩側的隧道邊墻、下方的隧道仰拱，于隧道拱部初期支護外的隧道開挖輪廓線外緣環(huán)向布置超前支護，超前支護由沿隧道縱向布置的多環(huán)前后搭接的高壓旋噴樁組成，環(huán)向相鄰的高壓旋噴樁的橫截面互相重疊。本實用新型采用一系列相互搭接重疊的水平高壓旋噴樁形成連續(xù)、密實、具有一定厚度的加固體，完全覆蓋隧道開挖輪廓上方臨空面，全面封擋沙粒泄漏路徑，保障上方沙層穩(wěn)定，隧道施工得以順利進行。
【專利說明】
一種用于風積沙地層的公路隧道支護結構
技術領域
[0001]本實用新型屬于公路隧道工程技術領域，具體涉及一種用于風積沙地層的公路隧道支護結構。
【背景技術】
[0002]風積沙地層具有結構松散、顆粒單一、粒徑小、注漿滲透性差、抗剪強度低、無自穩(wěn)力等特點，在外力作用下極易松散和破碎。在風積沙地質條件下進行隧道修建，開挖后毛洞基本無法自穩(wěn)，洞室頂部一旦形成臨空面，沙體即刻泄漏，并持續(xù)漏沙直到上部地層破壞貫通至地表。由此帶來相當大的施工安全風險，為應對漏沙問題，使工程措施費成倍增加并延誤工期，極端的大體量貫通式漏沙甚至會造成停工或滯工情況，風積沙地層隧道修建課題成為行業(yè)內非常棘手的難題。
[0003]現(xiàn)有的公路隧道支護結構基本都采用基于新奧法修建理念的復合式襯砌，采用噴錨襯砌作為初期支護，模筑混凝土作為二次襯砌，在地質條件較差的地段輔以注漿小導管或大管棚作為超前支護，對隧道上方圍巖采取改良加固等措施，以提高支護結構和圍邊圍巖的剛度及強度來達到安全施工的目的。顯而易見，現(xiàn)有的隧道支護結構體系并不適應風積沙地層支護要求，常規(guī)的注漿手段在風積沙地層中形成的加固體尺寸很小，無論是小導管還是大管棚均無法封堵粒徑微小且易于泄漏的風積沙顆粒，沙粒會從超前支護縫隙中泄漏滑落。
[0004]伴隨國家層面“一帶一路”戰(zhàn)略和“城鎮(zhèn)化”發(fā)展政策的進一步深入落實，中西部地區(qū)交通基礎設施的建設進入新一輪的快速發(fā)展階段，穿越風沙區(qū)域的公路工程數(shù)量日益增多，風積沙地層隧道工程建設難題逐步突顯。因此，用于風積沙地層的公路隧道支護結構，必須針對封堵漏沙的關鍵功能需求進行升級改造。

【發(fā)明內容】

[0005]本實用新型的目的是提供一種用于風積沙地層的公路隧道支護結構，解決了現(xiàn)有公路隧道結構無法封擋施工過程沙體泄漏，不能滿足風積沙地層隧道支護要求的問題。
[0006]本實用新型所采用的技術方案為:
[0007]—種用于風積沙地層的公路隧道支護結構，沿徑向自外向內包括初期支護和二次襯砌，沿環(huán)向包括上方的隧道拱部、中部兩側的隧道邊墻、下方的隧道仰拱，其特征在于:
[0008]于隧道拱部初期支護外的隧道開挖輪廓線外緣環(huán)向布置超前支護，超前支護由沿隧道縱向布置的多環(huán)前后搭接的高壓旋噴粧組成，環(huán)向相鄰的高壓旋噴粧的橫截面互相重疊。
[0009]超前支護環(huán)向的布置范圍為隧道拱部180°。
[0010]高壓旋噴粧粧徑為60cm，環(huán)向搭接重疊量為20cm，具有5°的外插角。
[0011]隧道拱部的拱腳處設置有楔形的初期支護擴大拱腳，擴大部分橫向寬度與高壓旋噴粧粧徑相同；
[0012]初期支護擴大拱腳底面設置有初期支護鎖腳錨管。
[0013]本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0014]本實用新型在現(xiàn)有公路隧道支護結構的基礎上，改良超前支護的構造，采用一系列相互搭接重疊的水平高壓旋噴粧形成連續(xù)、密實、具有一定厚度的加固體，完全覆蓋隧道開挖輪廓上方臨空面，全面封擋沙粒泄漏路徑，保障上方沙層穩(wěn)定，隧道施工得以順利進行。
[0015]本實用新型結構能充分滿足風積沙地層隧道開挖支護的要求，顯著提升施工安全性，避免安全與質量事故，明顯縮短施工工期，降低工程造價。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型結構橫斷面示意圖；
[0017]圖2是本實用新型結構縱斷面示意圖；
[0018]圖3是本實用新型結構的超前支護旋噴粧示意圖；
[0019]圖4是本實用新型結構的初期支護擴大拱腳示意圖。
[0020]圖中，1-超前支護，2-初期支護，3-二次襯砌，11-高壓旋噴粧，21-初期支護擴大拱腳，22-初期支護鎖腳錨管，101-隧道拱部，102-隧道邊墻，103-隧道仰拱。
【具體實施方式】
[0021 ]下面結合【具體實施方式】對本實用新型進行詳細的說明。
[0022]本實用新型涉及的一種用于風積沙地層的公路隧道支護結構，為扁平環(huán)形的層狀復合結構，沿徑向自外向內包括初期支護2和二次襯砌3，沿環(huán)向包括上方的隧道拱部101、中部兩側的隧道邊墻102、下方的隧道仰拱103。
[0023]初期支護2為包含鋼架、鋼筋網、噴射混凝土的復合結構，二次襯砌3由鋼筋混凝土澆筑形成。于隧道拱部101初期支護2外的隧道開挖輪廓線外緣環(huán)向布置超前支護I，超前支護I由沿隧道縱向布置的多環(huán)前后搭接的高壓旋噴粧11組成，環(huán)向相鄰的高壓旋噴粧11的橫截面互相重疊，連續(xù)搭接覆蓋隧道頂部以封擋沙層泄漏。超前支護I環(huán)向的布置范圍為隧道拱部101180°，可覆蓋隧道拱部101，封堵開挖形成的隧道頂部臨空面。高壓旋噴粧11粧徑為60cm，環(huán)向搭接重疊量為20cm，具有5°的外插角，可沿隧道拱部101周邊形成連續(xù)的、具有一定厚度的結構體，起到封堵漏沙路徑的作用。
[0024]隧道拱部101的拱腳處設置有楔形的初期支護擴大拱腳21，擴大部分橫向寬度與高壓旋噴粧11粧徑相同，對所述超前支護I形成豎向支撐，同時可抵抗圍巖的水平擠壓作用力。初期支護擴大拱腳21底面設置有初期支護鎖腳錨管22。
[0025]隧道開挖時，會在拱部形成臨空面，如果周邊地層條件較好，則圍巖具有自穩(wěn)能力，在支護結構施作前該臨空面是可以穩(wěn)定的，利用這一特性，可以順利完成隧道施工。但在風積沙地層，沙粒完全沒有自穩(wěn)能力，一旦有臨空面暴露即刻泄漏，并且漏沙會持續(xù)進行，直到上方地層全部貫通破壞，根本無法完成后續(xù)支護結構的施工工序?，F(xiàn)有隧道支護結構的超前支護只能在地層中形成局部的、離散的、不連續(xù)的加固體，依然存在大量沙粒泄漏的路徑，無法滿足支護需求。
[0026]本實用新型的關鍵組成部件是由高壓旋噴粧11構成的超前支護I，在隧道開挖之前施工旋噴粧11，采用鉆孔、旋噴的工藝成粧，粧體之間依次重疊搭接，在隧道拱部101開挖輪廓上方形成類似殼體的屏障，呈現(xiàn)整體性、覆蓋性特征，充分彌補現(xiàn)有公路隧道超前支護結構離散、不連續(xù)的的缺陷。隧道開挖時，拱部臨空面被超前支護I封擋，風積沙顆粒的泄漏路徑得以全方面封堵，由此，本實用新型提供的公路隧道結構可以保障在風積沙地層中安全順利的完成施工過程。另外，為保障支護結構的協(xié)同整體工作性能，本實用新型初期支護2拱部拱腳處設置為擴大拱腳21構造，對超前支護I提供豎直向上和水平向外的支撐力，與超前支護I的變形趨勢方向相反，使超前支護I與初期支護2協(xié)調一致、共同抵抗圍巖壓力。
[0027]本實用新型的具體施工步驟如下:
[0028]第一步，修筑超前支護結構:
[0029]超前支護I采用高壓施噴粧施工工藝，高壓旋噴粧11粧徑為60cm，環(huán)向搭接重疊量為20cm，設置5°的外插角，布置范圍為拱部180°。首先通過測量放線在隧道掌子面標記粧位坐標并進行編號。安裝施工設備，制備旋噴漿液。開始鉆孔，按要求鉆進至指定深度后，進行旋噴注漿，按順序逐一完成全部旋噴粧施工。旋噴粧長度為20m，隧道開挖至15m時，施作下一排施噴粧，縱向搭接5m。超前支護修筑完成且達到設計強度要求后，可進行隧道開挖及修筑初期支護。
[0030]第二步，隧道開挖及修筑初期支護:
[0031]隧道開挖及修筑初期支護2為關聯(lián)工序，采用分部開挖施工并分部施作初期支護
2。開挖后立即進行初期支護2施工，先實施拱部101，然后兩側邊墻102，最后實施仰拱103。拱部拱腳處為“楔形”擴大拱腳21構造，在型鋼拱架上焊接工字鋼牛腿，底部用鋼板連接，最后填充噴射混凝土。拱部拱腳處施作鎖腳錨管22，提高整體穩(wěn)定性。
[0032]第三步，修筑二次襯砌:
[0033]先澆筑仰拱103二次襯砌3，然后采用襯砌臺車澆筑邊墻102和拱部101 二次襯砌3。
[0034]本實用新型的內容不限于實施例所列舉，本領域普通技術人員通過閱讀本實用新型說明書而對本實用新型技術方案采取的任何等效的變換，均為本實用新型的權利要求所涵蓋。
【主權項】
1.一種用于風積沙地層的公路隧道支護結構，沿徑向自外向內包括初期支護(2)和二次襯砌(3 )，沿環(huán)向包括上方的隧道拱部(1I )、中部兩側的隧道邊墻(102 )、下方的隧道仰拱(103)，其特征在于: 于隧道拱部(101)初期支護(2)外的隧道開挖輪廓線外緣環(huán)向布置超前支護(I)，超前支護(I)由沿隧道縱向布置的多環(huán)前后搭接的高壓旋噴粧(11)組成，環(huán)向相鄰的高壓旋噴粧(I I)的橫截面互相重疊。2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于風積沙地層的公路隧道支護結構，其特征在于: 超前支護(I)環(huán)向的布置范圍為隧道拱部(101)180°。3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于風積沙地層的公路隧道支護結構，其特征在于: 高壓旋噴粧(II)粧徑為60cm，環(huán)向搭接重疊量為20cm，具有5°的外插角。4.根據(jù)權利要求1所述的一種用于風積沙地層的公路隧道支護結構，其特征在于: 隧道拱部(101)的拱腳處設置有楔形的初期支護擴大拱腳(21)，擴大部分橫向寬度與高壓旋噴粧(I I)粧徑相同； 初期支護擴大拱腳(21)底面設置有初期支護鎖腳錨管(22)。
【文檔編號】E21D11/00GK205477639SQ201521064568
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年12月21日
【發(fā)明人】胡曉勇, 黃瑞, 姚紅志, 史寶童, 王柱
【申請人】中交第公路勘察設計研究院有限公司, 中交第一公路勘察設計研究院有限公司