水平层状Ⅲ类围岩中的隧道支护结构和施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水平层状III类围岩中的隧道支护结构和施工方法，特别是一种应用于新建隧道工程中水平层状III类围岩的隧道初期支护结构和施工方法。
【背景技术】
[0002]在水平层状岩石中，隧道开挖后使隧道拱部层状岩石被挖断及悬空，隧道拱部岩石易沿层面张裂、折断塌落、弯曲内鼓，形成隧道拱部大量超挖及塌方。这不但造成安全施工的风险，而且约束施工进度，增加工程投资。
[0003]现有支护技术:
[0004]以《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)对现有支护技术介绍如下:
[0005](一 )两车道隧道复合式衬砌的设计参数
[0006]III类围岩隧道支护参数:在隧道拱、墙挂网锚喷支护。锚杆间距1.0?1.5m，锚杆长度2.0?3.0m，钢筋网间距25cm，喷砼厚度8?12cm。二次衬砌厚度35cm。
[0007](二)三车道隧道复合式衬砌的设计参数
[0008]III类围岩隧道支护参数:在隧道拱、墙设钢架，并挂网锚喷支护。锚杆间距1.0?1.5m，销杆长度3.0?3.5m，钢筋网间距25cm，喷??全厚度10?15cm。二次衬砌厚度45cm。
[0009]1、现有技术的缺点:
[0010](I)现有支护技术没有控制隧道超前变形。没有超前支护，隧道开挖后，出现岩石沿层面张裂、折断塌落、弯曲内鼓，并造成大量的超挖问题。
[0011](2)现有技术没有根据围岩的自稳能力进行有针对性的设计，支护参数不合理。因为在水平层状岩石中，隧道拱部围岩的自稳能力比隧道两侧边墙部位差，隧道拱部的支护参数与隧道边墙的支护参数一样是不合理的。隧道拱部的支护效果不理想，隧道边墙支护过强。
[0012]综上，现有技术中还没有一种可以有效控制隧道超挖，提高隧道的安全施工保障，优化节约工程投资，加快施工进度，具有较强的可操作性的水平层状III类围岩中的隧道支护结构和施工方法。
【发明内容】
[0013]本发明所要解决的技术问题是提供一种可以有效控制隧道超挖，提高隧道的安全施工保障，优化节约工程投资，加快施工进度，具有较强的可操作性的水平层状III类围岩中的隧道支护结构。
[0014]为解决上述技术问题，本发明采用的水平层状III类围岩中的隧道支护结构，包括隧道主体、系统支护和超前支护，所述隧道主体包括隧道拱部和位于隧道拱部下方两侧的边墙，所述系统支护由设置在隧道拱部中的系统锚杆组成，所述超前支护由设置在隧道拱部中的超前支护锚杆组成，所述超前支护锚杆的一端与系统锚杆的一端连接。
[0015]进一步的是，所述超前支护锚杆的外插角范围为14.5度至15.5度。
[0016]进一步的是，所述系统锚杆为两根以上，并等间距设置，所述超前支护锚杆为两根以上，并等间距设置，所述超前支护锚杆的间距与系统锚杆的间距相同。
[0017]进一步的是，所述系统锚杆的环相间距范围为80厘米至120厘米，在隧道拱部90度至150度范围内系统锚杆的纵向间距范围为249厘米至251厘米。
[0018]进一步的是，所述系统锚杆与超前支护锚杆为焊接连接。
[0019]本发明要解决的另一个技术问题是提供一种可以有效控制隧道超挖，提高隧道的安全施工保障，优化节约工程投资，加快施工进度，具有较强的可操作性的水平层状III类围岩中的隧道支护结构和施工方法。
[0020]为解决上述技术问题，本发明采用水平层状III类围岩中隧道支护结构的施工方法，包括以下几个步骤:
[0021]a、进行隧道开挖施工；
[0022]b、对已开挖隧道部分进行系统锚杆施工；
[0023]C、对已开挖隧道部分进行超前锚杆施工；
[0024]d、将系统锚杆的一端与超前锚杆的一端连接在一起。
[0025]进一步的是，在所述c步骤中，向掌子面未开挖岩体中设置超前锚杆，且该超前锚杆单根长度由隧道单循环开挖长度和单循环开挖后超前锚杆在隧道掌子面未开挖岩体中的搭接长度大于100厘米的要求确定单根超前锚杆的长度。
[0026]进一步的是，所述a步骤中每次开挖的长度范围为249厘米至251厘米。
[0027]本发明的有益效果是:本发明的超前支护约束隧道的超前变形，系统支护控制开挖围岩的过大变形，合理的开挖方式约束隧道掌子面的挤出变形，并利用超前锚杆把未开挖的层状岩石及不利切割块体采用系统支护和超前支护串联起来，在隧道变形前人为超前约束隧道变形，并用系统锚杆的悬吊作用，通过超前锚杆与系统锚杆之间的有效连接在隧道拱部形成有效的组合梁，使得隧道更加牢固、稳定，并适当减少边墙部分是支护量，降低成本，节约工期。
【附图说明】
[0028]图1是本发明的主视图；
[0029]图2是本发明的纵向剖视图；
[0030]图中零部件、部位及编号:隧道主体1、边墙2、拱部3、系统锚杆4、超前支护锚杆5、外插角A、环相间距D、圆心角B。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0032]如图1所示，为解决上述技术问题，本发明采用的水平层状III类围岩中的隧道支护结构，包括隧道主体1、系统支护和超前支护，所述隧道主体I包括隧道拱部3和位于隧道拱部3下方两侧的边墙2，所述系统支护由设置在隧道拱部3中的系统锚杆4组成，所述超前支护由设置在隧道拱部3中的超前支护锚杆5组成，所述超前支护锚杆5的一端与系统锚杆4的一端连接。前述结构充分利用了水平层状III类围岩抗压能力是岩石抗弯折能10倍左右的力学性能和隧道拱部3层状岩石的特点及围岩失稳破坏模式，在隧道拱部3 —定范围内设置超前支护锚杆5，利用超前支护锚杆5把未开挖的层状岩石及不利切割块体采用系统支护和超前支护串联起来，在隧道变形前人为超前约束隧道变形后，再用系统锚杆4的悬吊作用，通过超前锚杆与系统锚杆4之