專利名稱：四線大跨隧道不等參初期支護構造的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及隧道初期支護構造，特別涉及一種四線大跨隧道初期支護構造。
背景技術：
我國是一個多山的國家，尤其是西南山區地形、地質條件極為復雜，橋隧比重大， 在建及擬建的大部分鐵路線路中，隧道比重占線路總長的50%以上，部分段落隧道比重達 90%以上，由于由地形、運能等限制，大量車站布置需伸入隧道內。進入二十一世紀后我國鐵路建設高速發展，隨著山區高速鐵路的快速和大規模修建。由于受曲線半徑大、地形地質條件復雜、環保要求高等多種因素的制約，鐵路沿線部分地段設站條件極為困難。因此，為提高艱險山區修建高速鐵路選線、設站的自由度，使得山區車站布置型式更為靈活、車站功能更易得到保證，特大跨度四線車站隧道的修建將愈來愈多。盡管目前隧道開挖支護技術已經成熟并廣泛應用于公路、鐵路隧道施工。傳統的隧道施工支護視圍巖級別，采用錨噴，或錨網噴支護。錨桿長度及環、縱向間距等參數沿拱墻范圍不變。然而由于各條隧道的地質條件不同，甚至同一條隧道不同區段的地質條件也存在較大差異，隨著斷面增大，其圍巖穩定性變化加大。而特大跨度隧道洞形更為扁平，隧道圍巖應力集中程度更高。因此，在施工中經常出現不均勻受力(存在應變梯度)、荷載 (應力)多次重復作用、邊界受有約束及達到相同應力值的途徑不同等復雜的受力狀態問題。因此，如果在施工中卻沿用幾乎不變的支護措施，沒有根據地質條件、隧道幾何形狀、尺寸以及開挖順序的變化而實時調整支護參數，從而難免造成圍巖的局部破裂引起穩定性變化，由此影響到施工安全和工程質量；另一方面，若按最不利部位確定的支護參數固然能保證施工安全，但卻不經濟，造成投資浪費。因此，對于特大跨度四線隧道，在保證安全的基礎上，為減小建設成本，應根據隧道施工過程力學演變以及不同部位支護的內力差異，對系統錨桿等支護參數進行不等參設計。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題提供一種特大跨度四線大跨隧道不等參初期支護構造，在確保施工安全和工程質量前提下，可有效地減小建設投資和避免造成浪費，使支護結構真正達到安全、可靠、經濟、適用。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案如下本實用新型四線大跨隧道不等參初期支護構造，包括全環鋼架和沿圍巖拱墻面梅花形布設并與全環鋼架、圍巖錨固連接的系統錨桿，其特征是所述系統錨桿按所在部位劃分為邊墻系統錨桿、拱頂至拱腰段系統錨桿、拱腰至拱腳段系統錨桿，拱腰至拱腳段系統錨桿的支護強度大于邊墻系統錨桿的支護強度，邊墻系統錨桿的支護強度大于拱頂至拱腰段系統錨桿的支護強度。本實用新型的有益效果是，根據隧道開挖分部以及不同部位支護受力差異，采用
3不等參初期支護結構，克服了傳統隧道支護中錨桿沿圍巖拱墻面等長、等間距布置的不足， 充分利用支護結構各部強度，在確保施工安全和工程質量的前提下，可有效地減少建設投資和避免造成浪費，使支護結構真正達到安全、可靠、經濟、適用。
本說明書包括如下三幅附圖圖1是本實用新型四線大跨隧道不等參初期支護構造的斷面結構示意圖；圖2是圖1中A局部的放大視圖；圖3是本實用新型四線大跨隧道不等參初期支護結構中鋼架與長錨桿的連接示意圖。圖中示出零部件、部位名稱及所對應的標記全環鋼架10、鋼墊板10a、噴射混凝土層11、初噴層11a、復噴層lib、鋼筋網12、邊墻系統錨桿21、拱頂至拱腰段系統錨桿22、 拱腰至拱腳段系統錨桿23、節點加強錨桿30、第1組長錨桿41、第2組長錨桿42、第3組長錨桿43。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。參照圖1，本實用新型四線大跨隧道不等參初期支護構造，包括全環鋼架10和沿圍巖拱墻面梅花形布設并與全環鋼架10、圍巖錨固連接的系統錨桿。所述系統錨桿按所在部位劃分為邊墻系統錨桿21、拱頂至拱腰段系統錨桿22、拱腰至拱腳段系統錨桿23，拱腰至拱腳段系統錨桿23的支護強度大于邊墻系統錨桿21的支護強度，邊墻系統錨桿21的支護強度大于拱頂至拱腰段系統錨桿22的支護強度。即根據隧道開挖分部以及不同部位支護受力差異，采用不等參初期支護結構，以克服傳統隧道支護中錨桿沿圍巖拱墻面等長、等間距布置的不足，充分利用支護結構各部支護強度，在確保施工安全和工程質量的前提下， 可有效地減少建設投資和避免造成浪費，使支護結構真正達到安全、可靠、經濟、適用。根據隧道跨度、開挖工法、圍巖地質情況及各部位內力差異，可單獨采用或者綜合采用以下措施所述拱頂至拱腰段系統錨桿22、拱腰至拱腳段系統錨桿23采用中空注漿錨桿，邊墻系統錨桿21采用砂漿錨桿；所述拱腰至拱腳段系統錨桿23的長度大于邊墻系統錨桿21的長度，邊墻系統錨桿21的長度大于拱頂至拱腰段系統錨桿22的長度；所述拱腰至拱腳段系統錨桿23的布設密度大于邊墻系統錨桿21的布設密度，邊墻系統錨桿21的布設密度大于拱頂至拱腰段系統錨桿22的布設密度。參照圖1，所述系統錨桿還包括分別設置于拱部、拱腰、拱腳部位與全環鋼架10連接的第1組長錨桿41、第2組長錨桿42和第3組長錨桿43。即在隧道拱部鋼架與臨時豎撐連接處沿隧道開挖方向間隔設置錨固于圍巖并與全環鋼架10連接的第一組長錨桿41， 以替換拱部臨時豎撐；在拱腰部位沿隧道開挖方向間隔設置錨固于圍巖并與全環鋼架10 連接的第二組長錨桿42，以達到“減跨”目的，在隧道拱腳處附近沿隧道開挖方向間隔設置錨固于圍巖并與全環鋼架10連接的第三組長錨桿43，以代替臨時橫撐。參照圖3，所述第1 組長錨桿41、第2組長錨桿42和第3組長錨桿43通過鋼墊板IOa與全環鋼架10連接，其長度、布置密度應根據隧道跨度、開挖工法，圍巖情況綜合確定。參照圖1，為加強拱部鋼架
4連接處節點剛度，所述系統錨桿還包括設置于全環鋼架10拱部節點處的節點加強錨桿51。參照圖1和圖2，所述全環鋼架10沿隧道開挖方向間隔布設，且埋設于覆蓋圍巖的噴射混凝土層11內，噴射混凝土層11由初噴層11a、復噴層lib構成，其內布設鋼筋網12。 噴射混凝土層11通常采用C25砼，初噴層Ila厚度通常為3 5cm，初噴混凝土后鋪設鋼筋網12，架立鋼架再復噴至設計厚度，鋼架20架設時利用系統錨桿進行定位。下面以改建鐵路貴(陽)昆(明)線六盤水至沾益段烏蒙山二號隧道為實施例進一步說明本實用新型。烏蒙山二號隧道全長12260m，為六沾鐵路最長隧道，受扒挪塊車站地形限制和運營管理需要，扒挪塊車站伸入烏蒙山二號隧道出口段，形成四線車站隧道， 長538m。最大開挖跨度達觀.4^1，最大開挖面積為354.30m2。該段通過地層主要為泥質灰巖夾泥灰巖、泥巖、砂巖、頁巖、頁巖夾砂巖。現僅列舉烏蒙山二號隧道DD87+940 DK288+090段(IV級深埋段)初期支護構造及具體參數如下全環鋼架10、鋼墊板10a、噴射混凝土層11、初噴層11a、復噴層lib、鋼筋網12、第 1組長錨桿41、第2組長錨桿42、第3組長錨桿43、節點加強錨桿51、邊墻系統錨桿21、拱頂至拱腰段系統錨桿22、拱腰至拱腳段系統錨桿23。噴射混凝土層11采用C25砼，厚度為27cm，設置I20b全環鋼架10加強支護，縱向間距0. 6m，相鄰兩榀鋼架間環向間隔設置cp22mm縱向連接鋼筋，連接鋼筋環向間距1. Om ； 全環鋼架10節點加強錨桿51采用cp25mm的自進式錨桿，長5. Om,縱向間距0. 6m ；第1組長錨桿41、第2組長錨桿42、第3組長錨桿43采用cp32mm自進式錨桿，長13m，縱向間距
1.2m ；鋼墊板IOa尺寸30cmX 60cmX km ；拱頂至拱腰段系統錨桿22、拱腰至拱腳段系統錨桿23采用cp25mm中空注漿錨桿，邊墻系統錨桿21采用cp22mm砂漿錨桿，拱腰至拱腳段系統錨桿23長度為4. Om,邊墻系統錨桿21長度為3. Om,拱頂至拱腰段系統錨桿22長度為
2.5m。拱部超前支護14采用cp75mm中管棚。采用該初期支護結構，在施工中，保證了拱部支護結構穩定，克服了傳統隧道支護中錨桿等長不經濟的缺點，確保了施工全過程處于安全、穩定、優質的可控狀態，又能創造良好的社會效益，具有廣闊的推廣應用前景。以上所述只是用圖解說明本實用新型四線大跨隧道不等參初期支護構造的一些原理，并非是要將本實用新型局限在所示和所述的具體結構和適用范圍內，故凡是所有可能被利用的相應修改以及等同物，均屬于本實用新型所申請的專利范圍。
權利要求1.四線大跨隧道不等參初期支護構造，包括全環鋼架(10)和沿圍巖拱墻面梅花形布設并與全環鋼架(10)、圍巖錨固連接的系統錨桿，其特征是所述系統錨桿按所在部位劃分為邊墻系統錨桿(21)、拱頂至拱腰段系統錨桿(22)、拱腰至拱腳段系統錨桿(23)，拱腰至拱腳段系統錨桿03)的支護強度大于邊墻系統錨桿的支護強度，邊墻系統錨桿 (21)的支護強度大于拱頂至拱腰段系統錨桿02)的支護強度。
2.如權利要求1所述的四線大跨隧道不等參初期支護構造，其特征是所述拱頂至拱腰段系統錨桿02)、拱腰至拱腳段系統錨桿03)采用中空注漿錨桿，邊墻系統錨桿采用砂漿錨桿。
3.如權利要求1或2所述的四線大跨隧道不等參初期支護構造，其特征是所述拱腰至拱腳段系統錨桿03)的長度大于邊墻系統錨桿的長度，邊墻系統錨桿的長度大于拱頂至拱腰段系統錨桿02)的長度。
4.如權利要求1或2所述的四線大跨隧道不等參初期支護構造，其特征是所述拱腰至拱腳段系統錨桿(23)的布設密度大于邊墻系統錨桿的布設密度，邊墻系統錨桿 (21)的布設密度大于拱頂至拱腰段系統錨桿0 的布設密度。
5.如權利要求1所述的四線大跨隧道不等參初期支護構造，其特征是所述系統錨桿還包括分別設置于拱部、拱腰、拱腳部位與全環鋼架10連接的第1組長錨桿Gl)、第2組長錨桿(42)和第3組長錨桿(43)。
6.如權利要求5所述的四線大跨隧道不等參初期支護構造，其特征是所述系統錨桿還包括設置于全環鋼架(10)拱部節點處的節點加強錨桿(30)。
7.如權利要求1所述的四線大跨隧道不等參初期支護構造，其特征是所述全環鋼架(10)沿隧道開挖方向間隔布設，且埋設于覆蓋圍巖的噴射混凝土層(11)內，噴射混凝土層(11)由初噴層(11a)、復噴層(lib)構成，其內布設鋼筋網(12)。
專利摘要四線大跨隧道不等參初期支護構造，在確保施工安全和工程質量前提下，可有效地減小建設投資和避免造成浪費，使支護結構真正達到安全、可靠、經濟、適用。它包括全環鋼架(10)和沿圍巖拱墻面梅花形布設并與全環鋼架(10)、圍巖錨固連接的系統錨桿。所述系統錨桿按所在部位劃分為邊墻系統錨桿(21)、拱頂至拱腰段系統錨桿(22)、拱腰至拱腳段系統錨桿(23)，拱腰至拱腳段系統錨桿(23)的支護強度大于邊墻系統錨桿(21)的支護強度，邊墻系統錨桿(21)的支護強度大于拱頂至拱腰段系統錨桿(22)的支護強度。
文檔編號E21D11/10GK202148907SQ20112019209
公開日2012年2月22日 申請日期2011年6月9日 優先權日2011年6月9日
發明者于茂春, 仇文革, 卿偉宸, 唐國榮, 朱勇, 楊昌宇, 林本濤, 鄭杰元, 陶偉明, 高揚 申請人:中鐵二院工程集團有限責任公司