用于过水隧洞的开挖支护结构及其过水隧洞的制作方法

本发明涉及一种开挖支护结构，尤其是涉及一种用于过水隧洞的开挖支护结构，属于水工建筑物设计建造技术领域。本发明还涉及一种采用所述开挖支护结构的过水隧洞。

背景技术：

水电开发过程中，长的引水隧洞或长的尾水隧洞或者长的泄洪隧洞以及导流洞作为最为常见的水工建筑物之一，占据着整个工程投资的很大比例，部分工程不仅占据着总投资的很大比例，而且也是控制工期的关键因素。洞室的开挖支护方式对工程的投资及进度影响很大，因此，需要研究更为丰富的洞室开挖支护方式，供不同工程选用，以便节约工程投资和加快工程进度。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种开挖工作量明显减少，投资成本相对较低的用于过水隧洞的开挖支护结构。

本技术：
还提供一种采用所述开挖支护结构的过水隧洞。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于过水隧洞的开挖支护结构，所述的开挖支护结构包括圆形开挖基洞，在所述圆形开挖基洞两侧的腰部设置有支护开挖台阶。

进一步的是，所述的支护开挖台阶沿水平方向设置在圆形开挖基洞两侧腰部的开挖基础上。

上述方案的优选方式是，所述的支护开挖台阶与水平面呈向下倾斜15-20°夹角的设置在圆形开挖基洞两侧腰部的开挖基础上。

进一步的是，沿输水方向在圆形开挖基洞两侧腰部设置的支护开挖台阶为多组，相邻两组所述的支护开挖台阶之间的间距为3～5m。

一种采用所述开挖支护结构构筑的过水隧洞，所述的过水隧洞包括过水隧洞浇筑本体和支护系统，所述的过水隧洞浇筑本体贴接在所述圆形开挖基洞的内侧，镶嵌在过水隧洞浇筑本体上的支护系统的两端支撑在所述的支护开挖台阶上。

进一步的是，所述的支护系统包括钢支撑台和钢支撑半环，所述的钢支撑台预埋在所述的支护开挖台阶上，镶嵌在过水隧洞浇筑本体上的钢支撑半环的两端支撑在所述的钢支撑台上。

上述方案的优选方式是，所述的支护系统还包括数量与钢支撑半环数量相当的多组固定支撑锚杆，各组支撑锚杆沿对应钢支撑半环周向呈扇形的插接在外部的基岩中，各组支撑锚杆未插入基岩中的一端与对应的钢支撑半环固定连接。

本发明的有益效果是：本申请通过将现有横截面呈顶部设置有半圆形结构的门型隧洞开挖基洞改进为圆形开挖基洞，然后再在所述圆形开挖基洞两侧的腰部设置支护开挖台阶，也就是在开挖时取消掉下面的门型结构，而依据设置的开挖基线直接开挖隧洞的圆形开挖基洞，而将现有技术中需要伸到门型隧洞开挖基洞的门型边上的支撑底板改进为在圆形开挖基洞两侧的腰部开挖支护开挖台阶，从而实现有小的开挖工作量来取代需要门型结构的支撑底板，达到不仅明显减少开挖工作量，而且投资成本也相对较低的隧洞的开挖施工的目的。此时，所述的过水隧洞就包括过水隧洞浇筑本体和支护系统，所述的过水隧洞浇筑本体贴接在所述圆形开挖基洞的内侧，镶嵌在过水隧洞浇筑本体上的支护系统的两端支撑在所述的支护开挖台阶上，完全改变了现有技术中支护系统需要从门型开挖结构的底板处支撑到顶部的结构，进而达到减少支护系统整体用量，但又能保证支护效的目的，同时也可以减小浇筑时回填门型开挖结构非隧洞部分的回填工作量，进一步降低工程的投资。

附图说明

图1为本发明用于过水隧洞的开挖支护结构的横截面结构示意图。

图中标记为：圆形开挖基洞1、支护开挖台阶2、开挖基础3、过水隧洞浇筑本体4、支护系统5、钢支撑台6、钢支撑半环7、支撑锚杆8。

具体实施方式

如图1所示是本发明提供的一种开挖工作量明显减少，投资成本相对较低的用于过水隧洞的开挖支护结构，以及采用所述开挖支护结构的过水隧洞。所述的开挖支护结构包括圆形开挖基洞1，在所述圆形开挖基洞1两侧的腰部设置有支护开挖台阶2。本申请通过将现有横截面呈顶部设置有半圆形结构的门型隧洞开挖基洞改进为圆形开挖基洞，然后再在所述圆形开挖基洞两侧的腰部设置支护开挖台阶，也就是在开挖时取消掉下面的门型结构，而依据设置的开挖基线直接开挖隧洞的圆形开挖基洞，而将现有技术中需要伸到门型隧洞开挖基洞的门型边上的支撑底板改进为在圆形开挖基洞两侧的腰部开挖支护开挖台阶，从而实现有小的开挖工作量来取代需要门型结构的支撑底板，达到不仅明显减少开挖工作量，而且投资成本也相对较低的隧洞的开挖施工的目的。

上述实施方式中，为了便于开挖的施工，所述的支护开挖台阶2沿水平方向设置在圆形开挖基洞1两侧腰部的开挖基础3上。此时，根据需要，所述的支护开挖台阶2与水平面呈向下倾斜15-20°夹角的设置在圆形开挖基洞两侧腰部的开挖基础3上。当然，由于支护不是沿长度方向在整个隧洞的上方均设置，所以沿输水方向在圆形开挖基洞1两侧腰部设置的支护开挖台阶2为多组，相邻两组所述的支护开挖台阶2之间的间距为3～5m。

此时，所述的过水隧洞便可以只需要包括过水隧洞浇筑本体4和支护系统5，所述的过水隧洞浇筑本体4贴接在所述圆形开挖基洞1的内侧，镶嵌在过水隧洞浇筑本体4上的支护系统5的两端支撑在所述的支护开挖台阶2上。从而完全改变了现有技术中支护系统需要从门型开挖结构的底板处支撑到顶部的结构，进而达到减少支护系统整体用量，但又能保证支护效的目的，同时也可以减小浇筑时回填门型开挖结构非隧洞部分的回填工作量，进一步降低工程的投资。

进一步的，为了提高支撑效果，保证使用过程中的过水隧洞浇筑本体4与基岩融为一个整体，所述的支护系统5包括钢支撑台6和钢支撑半环7，所述的钢支撑台6预埋在所述的支护开挖台阶2上，镶嵌在过水隧洞浇筑本体4上的钢支撑半环7的两端支撑在所述的钢支撑台6上。与支护开挖台阶2相适应，所述的支护系统5还包括数量与钢支撑半环7数量相当的多组固定支撑锚杆8，各组支撑锚杆8沿对应钢支撑半环7周向呈扇形的插接在外部的基岩中，各组支撑锚杆8未插入基岩中的一端与对应的钢支撑半环7固定连接。

综上所述，本申请想要提供是一种结构简单的隧洞开挖和支护方式，其结构为在圆形隧洞开挖过程中如附图中所示在两侧洞室腰部预挖钢支撑支撑平台，在进行钢支撑施工过程中，钢支撑直接固定支撑在支撑平台上，可以有效对顶部围岩进行支撑加固，本申请的结构可以节约刚支撑工程量，和混凝土回填工程量，对节约工程投资具有重大意义上。

技术特征：

1.一种用于过水隧洞的开挖支护结构，其特征在于：所述的开挖支护结构包括圆形开挖基洞(1)，在所述圆形开挖基洞(1)两侧的腰部设置有支护开挖台阶(2)。

2.根据权利要求1所述的用于过水隧洞的开挖支护结构，其特征在于：所述的支护开挖台阶(2)沿水平方向设置在圆形开挖基洞(1)两侧腰部的开挖基础(3)上。

3.根据权利要求1所述的用于过水隧洞的开挖支护结构，其特征在于：所述的支护开挖台阶(2)与水平面呈向下倾斜15-20°夹角的设置在圆形开挖基洞两侧腰部的开挖基础(3)上。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的用于过水隧洞的开挖支护结构，其特征在于：沿输水方向在圆形开挖基洞(1)两侧腰部设置的支护开挖台阶(2)为多组，相邻两组所述的支护开挖台阶(2)之间的间距为3～5m。

5.一种采用权利要求4所述开挖支护结构构筑的过水隧洞，其特征在于：所述的过水隧洞包括过水隧洞浇筑本体(4)和支护系统(5)，所述的过水隧洞浇筑本体(4)贴接在所述圆形开挖基洞(1)的内侧，镶嵌在过水隧洞浇筑本体(4)上的支护系统(5)的两端支撑在所述的支护开挖台阶(2)上。

6.根据权利要求5所述的过水隧洞，其特征在于：所述的支护系统(5)包括钢支撑台(6)和钢支撑半环(7)，所述的钢支撑台(6)预埋在所述的支护开挖台阶(2)上，镶嵌在过水隧洞浇筑本体(4)上的钢支撑半环(7)的两端支撑在所述的钢支撑台(6)上。

7.根据权利要求6所述的过水隧洞，其特征在于：所述的支护系统(5)还包括数量与钢支撑半环(7)数量相当的多组固定支撑锚杆(8)，各组支撑锚杆(8)沿对应钢支撑半环(7)周向呈扇形的插接在外部的基岩中，各组支撑锚杆(8)未插入基岩中的一端与对应的钢支撑半环(7)固定连接。

技术总结
本发明公开了一种用于过水隧洞的开挖支护结构及其过水隧洞，属于水工建筑物设计建造技术领域。提供一种开挖工作量明显减少，投资成本相对较低的用于过水隧洞的开挖支护结构及其过水隧洞。所述的开挖支护结构包括圆形开挖基洞，在所述圆形开挖基洞两侧的腰部设置有支护开挖台阶。所述的过水隧洞包括过水隧洞浇筑本体和支护系统，所述的过水隧洞浇筑本体贴接在所述圆形开挖基洞的内侧，镶嵌在过水隧洞浇筑本体上的支护系统的两端支撑在所述的支护开挖台阶上。

技术研发人员：唐志丹;唐忠敏;杨怀德;张连明;罗贞华
受保护的技术使用者：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2020.02.18
技术公布日：2020.05.12