一种大直径软岩隧洞三向空间支护结构的制作方法

本实用新型涉及软岩隧洞的支护技术领域。

背景技术：

地下工程中围岩支护的出发点是充分维持和发挥围岩的自承载能力，在工程实践中需要根据不同条件下围岩的开挖响应特征采用针对性的措施，通过合理的经济代价得到维持围岩稳定的目的。

针对围岩高应力破坏和围岩大变形这两类不同力学特点的问题，根据承载变形和加固力等方面的性能，支护手段也可以分为刚性支护和柔性支护。刚性支护更适合于破坏具有刚性特征的情形，柔性支护更适合于需要适应大变形和冲击破坏的条件。但是，柔性支护措施在允许围岩变形的同时是牺牲围岩一定的承载力为代价，其优点是造价相对较低；如果采用刚性支护方式实现，则可能需要更多的经济投入。

软岩隧洞的变形破坏具有自身特点，支护结构只有符合软岩隧洞变形破坏特征，才能维护软岩隧洞的稳定。不顾软岩隧洞变形破坏特征的支护结构不是难以维护隧洞稳定，就是造价过高，都不是经济合理的支护结构。很多支护结构在软岩隧洞支护中失败并不是因为它们的强度低，而往往是因为它们的柔性太低或不够，在支护过程中不能作到边支边让，即支护结构不适合软岩的变形破坏特征。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种大直径软岩隧洞三向空间支护结构，能够及时有效地提供围压，保持围岩的强度，同时又具有一定的可伸缩性，为软岩收敛变形的释放提供空间，减小支护结构承受的荷载，确保支护系统的安全性。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：一种大直径软岩隧洞三向空间支护结构，包括与隧洞洞壁形状相适配的竖向支护架和与隧洞洞顶形状相适配的曲面型支护架，所述竖向支护架和所述曲面型支护架均为双层网壳状支护结构，所述曲面型支护架上布置有锚杆。

在采用上述技术方案的同时，本实用新型还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：

所述支护结构通过插销与所述软岩隧洞的洞壁固定。

所述双层网壳状支护结构包括外层骨架钢筋和内层骨架钢筋，所述外层骨架钢筋和所述内层骨架钢筋之间设有三角形支架。

所述外层骨架钢筋和所述内层骨架钢筋均为钢筋网，所述三角形支架分别连接在内外两层骨架钢筋的网格点上。

所述三角形支架包括具有一定倾斜角度的可伸缩支架杆，所述可伸缩支架杆的两端分别连接在内外层骨架钢筋的网格点上，形成可伸缩的三角形支架。

所述外层骨架钢筋和内层骨架钢筋之间设有充填钢纤维混凝土。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的支护系统，适用于大直径（大于10m）软岩隧洞三向空间的支护，其借助于空间结构，充分发挥了钢筋和混凝土两种材料的承载能力，大幅度提供了结构的整体支护强度。并且，本实用新型在内外层网壳间之间增加了三角形支架，有效降低了壳体结构跨度，增强了整体稳定性。为了应对软岩大变形，在内外层网壳间布置了可伸缩桥架，在不同部位的网壳结构间布置了插销，形成柔性支护系统。

本实用新型的支护功能可靠，施工工艺简单，施工技术易于掌握，提高了工程施工进度，不需要花费较大的人力和物力去维修，有利于降低成本和节省投资。

附图说明

图1是本实用新型的立面图。

图2是本实用新型的双层网壳状支护结构的展开图。

具体实施方式

参照附图。

本实用新型的支护结构包括与隧洞洞壁形状相适配的竖向支护架1和与隧洞洞顶形状相适配的曲面型支护架2，所述竖向支护架1和所述曲面型支护架2均为双层网壳状支护结构，所述曲面型支护架2上布置有锚杆3，锚杆3通过锚垫板4固定在曲面型支护架2上，并能够锚固在软沿隧洞的洞顶岩体内。

所述支护结构通过插销5与所述软岩隧洞的洞壁固定。

所述双层网壳状支护结构包括外层骨架钢筋6和内层骨架钢筋7，所述外层骨架钢筋6和所述内层骨架钢筋7之间设有三角形支架8。

所述外层骨架钢筋6和所述内层骨架钢筋7均为钢筋网，所述三角形支架8分别连接在内外两层骨架钢筋的网格点上。

所述三角形支架8包括具有一定倾斜角度的可伸缩桥架，所述可伸缩桥架的两端分别连接在内外层骨架钢筋的网格点上，形成可伸缩的三角形支架。

所述外层骨架钢筋6和内层骨架钢筋7之间设有充填钢纤维混凝土9，锚垫板4浇筑在钢纤维混凝土9内。

本实用新型的各部分特点如下：

（1）框架结构主要由骨架钢筋组成拱形，在骨架钢筋中安装钢筋网，并且分为内外两层，中间用可伸缩桥架连接，形成一种空间的双层双曲网壳状支护结构，使内外两侧网壳结构具有良好的可伸缩性和适应变形的能力，这种结构特征能够充分发挥空间三向稳定性的特点。

（2）在钢筋网壳结构内层布置普通砂浆锚杆，并利用锚垫板与网壳结构联为一体，利用锚杆的抗拉能力，进一步提高结构的支护强度，保证结构的整体稳定性。在外层喷射钢纤维混凝土，利用钢纤维混凝土抗拉、抗压强度高、韧性好、抗渗性强等优点，封闭围岩，避免软岩遇水软化，同时又为围岩提供了一定的围压，提供围岩自身的承载能力。

（3）在骨架钢筋间架设的可伸缩支架成三角形布置，形成众多小跨度结构，减小骨架钢筋的跨度，提高结构的整体稳定性。同时，支架具有三向稳定性，能够将外层钢筋的受力分散，将外侧受力传递给内层钢筋和混凝土喷层，充分发挥结构各个部分的承载能力。

（4）当隧洞洞径较大时，可分开组装不同部位的网壳结构，并利用插销进行连接，不但有利于结构的运输和拼装，也能够在应对软岩大变形时，调整不同部分支架的长度和松紧度，提高支护结构的整体柔性和适应变形的能力。