本發(fā)明屬于隧道交通工程技術領域，具體涉及一種特大斷面黃土隧道的支護結構及其開挖方法。

背景技術：

黃土隧道施工過程中易發(fā)生較大變形甚至塌方事故，當前，針對大斷面黃土隧道，已成功應用預留核心土短臺階法解決開挖面積140㎡的大斷面黃土隧道的施工，以及采用crd法解決埋深25m、開挖面積120㎡的新黃土隧道下穿既有鐵路的施工。隨著黃土隧道開挖斷面的進一步加大，其施工難度及風險也逐步變大。側(cè)壁導坑法雖能有效地控制沉降，但施工步序繁多，施工空間狹小，施工進度緩慢，工程造價較高，尤其是針對長距離、特大斷面黃土隧道群的施工，要實現(xiàn)安全、快速、經(jīng)濟的施工，必須采用適宜的支護結構措施和合理的開挖方法。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種特大斷面黃土隧道的支護結構及其開挖方法，保證特大斷面、長距離黃土隧道的施工安全，同時實現(xiàn)快速經(jīng)濟的建設。

本發(fā)明所采用的技術方案為：

特大斷面黃土隧道的支護結構，其特征在于：

包括初期支護、拱墻二次襯砌和仰拱，前方還包括小導管超前支護；

小導管超前支護段的開挖范圍內(nèi)包括中心的中部核心土開挖區(qū)域、上方的上臺階開挖區(qū)域和下方的開挖仰拱區(qū)域；核心土開挖區(qū)域和開挖仰拱區(qū)域的左側(cè)分別為中臺階左側(cè)開挖區(qū)域和下臺階左側(cè)開挖區(qū)域，核心土開挖區(qū)域和開挖仰拱區(qū)域的右側(cè)分別為中臺階右側(cè)開挖區(qū)域和下臺階右側(cè)開挖區(qū)域。

小導管超前支護段的開挖范圍內(nèi)，各區(qū)域依次遞進，順序為開挖仰拱區(qū)域、下臺階右側(cè)開挖區(qū)域、下臺階左側(cè)開挖區(qū)域、中臺階右側(cè)開挖區(qū)域、中臺階左側(cè)開挖區(qū)域、核心土開挖區(qū)域、上臺階開挖區(qū)域。

初期支護和拱墻二次襯砌之間設置有防水卷材。

特大斷面黃土隧道支護結構的開挖方法，其特征在于：

包括以下步驟：

步驟一：沿隧道拱部開挖輪廓線，施做小導管超前支護；

步驟二：在小導管超前支護保護下進行上臺階開挖區(qū)域的開挖，并留核心土，每次開挖進尺為一榀鋼架距離，然后施做初期支護的上臺階部分，主要包括噴射混凝土、架立型鋼鋼架、打設錨桿和掛設鋼筋網(wǎng)；

步驟三：開挖核心土開挖區(qū)域；

步驟四：交錯開挖中臺階左側(cè)開挖和下臺階右側(cè)開挖區(qū)域，每次開挖控制在1～2榀型鋼鋼架距離，然后施做初期支護的中臺階左側(cè)和下臺階右側(cè)部分，主要包括噴射混凝土、架立型鋼鋼架、打設錨桿和掛設鋼筋網(wǎng)；

步驟五：交錯開挖中臺階右側(cè)開挖區(qū)域和下臺階左側(cè)開挖區(qū)域，每次開挖控制在1～2榀型鋼鋼架距離，然后施做初期支護的中臺階右側(cè)和下臺階左側(cè)部分，主要包括噴射混凝土、架立型鋼鋼架、打設系統(tǒng)錨桿和掛設鋼筋網(wǎng)。

步驟六：進行開挖仰拱區(qū)域的開挖，每次開挖5榀鋼架距離，然后施做初期支護的仰拱部分，主要包括噴射混凝土和架立型鋼鋼架，緊跟施仰拱襯砌；

步驟七：施做初期支護和拱墻二次襯砌間的防水卷材，為無紡布和防水板，然后進行襯砌鋼筋綁扎。

步驟八：澆注拱墻二次襯砌。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明施工工序簡單，開挖空間大，便于大型機械作業(yè)，隧道施工進度快。利用拱部設小導管超前支護，初期支護采用錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴混凝土和型鋼鋼架組合支護，二次襯砌采用鋼筋混凝土襯砌結構，開挖采用留核心土三臺階法，通過有效控制開挖進尺控制各臺階長度，縮短仰拱封閉距離，及早施做二次襯砌，達到安全、快速、經(jīng)濟的目的。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構橫斷面圖。

圖2是本發(fā)明的施工工序橫斷面圖。

圖3是本發(fā)明的施工工序縱剖面圖。

圖中，1.小導管超前支護，2.初期支護，3.拱墻二次襯砌，4.仰拱，5.上臺階開挖，6.中部核心土開挖，7.中臺階左側(cè)開挖，8.中臺階右側(cè)開挖，9.下臺階左側(cè)開挖，10.下臺階右側(cè)開挖，11.開挖仰拱。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發(fā)明進行詳細的說明。

本發(fā)明涉及的特大斷面黃土隧道的支護結構，包括初期支護2、拱墻二次襯砌3和仰拱4，前方還包括小導管超前支護1。初期支護2和拱墻二次襯砌3之間設置有防水卷材。小導管超前支護1段的開挖范圍內(nèi)包括中心的中部核心土開挖6區(qū)域、上方的上臺階開挖5區(qū)域和下方的開挖仰拱11區(qū)域；核心土開挖6區(qū)域和開挖仰拱11區(qū)域的左側(cè)分別為中臺階左側(cè)開挖7區(qū)域和下臺階左側(cè)開挖9區(qū)域，核心土開挖6區(qū)域和開挖仰拱11區(qū)域的右側(cè)分別為中臺階右側(cè)開挖8區(qū)域和下臺階右側(cè)開挖10區(qū)域。小導管超前支護1段的開挖范圍內(nèi)，各區(qū)域依次遞進，順序為開挖仰拱11區(qū)域、下臺階右側(cè)開挖10區(qū)域、下臺階左側(cè)開挖9區(qū)域、中臺階右側(cè)開挖8區(qū)域、中臺階左側(cè)開挖7區(qū)域、核心土開挖6區(qū)域、上臺階開挖5區(qū)域。

上述特大斷面黃土隧道支護結構的開挖方法，其特征在于：

包括以下步驟：

步驟一：沿隧道拱部開挖輪廓線，施做小導管超前支護1；

步驟二：在小導管超前支護1保護下進行上臺階開挖5區(qū)域的開挖，并留核心土，每次開挖進尺為一榀鋼架距離，然后施做初期支護2的上臺階部分，主要包括噴射混凝土、架立型鋼鋼架、打設錨桿和掛設鋼筋網(wǎng)；

步驟三：開挖核心土開挖6區(qū)域；

步驟四：交錯開挖中臺階左側(cè)開挖7和下臺階右側(cè)開挖10區(qū)域，每次開挖控制在1～2榀型鋼鋼架距離，然后施做初期支護2的中臺階左側(cè)和下臺階右側(cè)部分，主要包括噴射混凝土、架立型鋼鋼架、打設錨桿和掛設鋼筋網(wǎng)；

步驟五：交錯開挖中臺階右側(cè)開挖8區(qū)域和下臺階左側(cè)開挖9區(qū)域，每次開挖控制在1～2榀型鋼鋼架距離，然后施做初期支護2的中臺階右側(cè)和下臺階左側(cè)部分，主要包括噴射混凝土、架立型鋼鋼架、打設系統(tǒng)錨桿和掛設鋼筋網(wǎng)。

步驟六：進行開挖仰拱11區(qū)域的開挖，每次開挖5榀鋼架距離，然后施做初期支護2的仰拱部分，主要包括噴射混凝土和架立型鋼鋼架，緊跟施仰拱襯砌；

步驟七：施做初期支護2和拱墻二次襯砌3間的防水卷材，為無紡布和防水板，然后進行襯砌鋼筋綁扎。

步驟八：澆注拱墻二次襯砌3。

本發(fā)明的內(nèi)容不限于實施例所列舉，本領域普通技術人員通過閱讀本發(fā)明說明書而對本發(fā)明技術方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權利要求所涵蓋。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明涉及特大斷面黃土隧道的支護結構及其開挖方法。黃土隧道施工過程中易發(fā)生較大變形甚至塌方事故，隨著黃土隧道開挖斷面的進一步加大，其施工難度及風險也逐步變大。本發(fā)明支護結構和開挖方法——“超前支護+初期支護+留核心土三臺階法”為：拱部設小導管超前支護，初期支護采用錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴混凝土和型鋼鋼架組合支護，二次襯砌采用鋼筋混凝土襯砌結構，開挖采用留核心土三臺階法，通過有效控制開挖進尺控制各臺階長度，縮短仰拱封閉距離，及早施做二次襯砌，達到安全、快速、經(jīng)濟的目的。

技術研發(fā)人員：程磊;靳寶成;王新東;董永超
受保護的技術使用者：中鐵第一勘察設計院集團有限公司
技術研發(fā)日：2017.04.26
技術公布日：2017.08.11