间的有效连接在隧道拱部3形成有效的组合梁，使得隧道更加牢固、稳定。
[0033]所述超前支护锚杆5的外插角A范围为14.5度至15.5度。超前支护的外插角A选用前述范围，可以增强其对周围岩石的加固作用。
[0034]所述系统锚杆4为两个以上，并等间距设置，所述超前支护锚杆5为两个以上，并等间距设置，所述超前支护锚杆5的间距与系统锚杆4的间距相同。使系统锚杆4的间距与超前锚杆的间距相同，增大了系统锚杆4的间距，节约了系统锚杆4的支护量，并做到开挖后及时支护的目的，并可以减弱两侧边墙2部位的支护量。
[0035]所述系统锚杆4的环向间距D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。其中隧道拱部90度至150度范围是指隧道拱部所对的圆心角B的范围，采用前述间距范围，利用了水平层状岩石在隧道拱部易沿层面张裂、折断塌落、弯曲内鼓的特点，并考虑隧道支护与开挖循环进尺相匹配的要求，可以在保证支护效果的同时减少锚杆用量，节省成本和工期。
[0036]所述系统锚杆4与超前支护锚杆5为焊接连接。采用焊接的方式可以将系统锚杆4和超前锚杆5可靠连接。
[0037]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:
[0038]a、进行隧道开挖施工；
[0039]b、对已开挖隧道部分进行系统锚杆4施工；
[0040]C、对已开挖隧道部分进行超前锚杆5施工；
[0041]d、将系统锚杆4的一端与超前锚杆5的一端连接在一起。
[0042]水平层状III级岩体中，在隧道拱部3范围内，根据岩石层厚、节理裂隙发育程度及岩石风化程度等影响围岩自稳能力的工程地质条件和隧道洞径大小等因素按250cm的单循环开挖施工进尺，利用围岩的构造性质及力学性能，对隧道超前支护锚杆5及系统锚杆4进行适应性设计。
[0043]在所述c步骤中，向掌子面未开挖岩体中设置超前支护锚杆5，且该超前支护锚杆5在掌子面未开挖岩体中的长度大于100厘米。每循环开挖后，在开挖作业面，利用开挖空间，只施工一环系统锚杆4和一排超前锚杆5。超前锚杆5有效搭接长度不小于100cm，且每循环开挖后保留不小于10cm长的超前支护锚杆5位于掌子面未开挖岩体内。使系统锚杆4与超前锚杆端部交叉搭接，并利用短钢筋使系统锚杆4端部与超前锚杆端部焊接连接。
[0044]所述a步骤中每次开挖的长度范围为249厘米至251厘米。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，并使超前支护、系统支护与挂网喷砼等初期支护在隧道拱部3形成一个有效的支护体系，隧道两侧边墙2部位根据围岩稳定情况进行适当锚喷支护或不支护，最后利用加固后的岩体拱圈作为隧道的受力体系达到隧道初期支护的目的。
【主权项】
1.水平层状III类围岩中的隧道支护结构，其特征在于:包括隧道主体(I)、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。2.如权利要求1所述的水平层状III类围岩中的隧道支护结构，其特征在于:所述超前支护锚杆(5)的外插角(A)范围为14.5度至15.5度。3.如权利要求1所述的水平层状III类围岩中的隧道支护结构，其特征在于:所述系统锚杆⑷为两个以上，并等间距设置，所述超前支护锚杆(5)为两根以上，并等间距设置，所述超前支护锚杆(5)的间距与系统锚杆(4)的间距相同。4.如权利要求3所述的水平层状III类围岩中的隧道支护结构，其特征在于:所述系统锚杆⑷的环向间距⑶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。5.如权利要求1所述的水平层状III类围岩中的隧道支护结构，其特征在于:所述系统锚杆(4)与超前支护锚杆(5)为焊接连接。6.水平层状III类围岩中隧道支护结构的施工方法，其特征在于，包括以下几个步骤: a、进行隧道开挖施工； b、对已开挖隧道部分进行系统锚杆(4)施工； C、对已开挖隧道部分进行超前支护锚杆(5)施工； d、将系统锚杆(4)的一端与超前支护锚杆(5)的一端连接在一起。7.如权利要求6所述的水平层状III类围岩中隧道支护结构的施工方法，其特征在于:在所述c步骤中，向掌子面未开挖岩体中设置超前锚杆(5)，且该超前锚杆(5)在掌子面未开挖岩体中的长度大于100厘米。8.如权利要求6所述的水平层状III类围岩中隧道支护结构的施工方法，其特征在于:所述a步骤中每次开挖的长度范围为249厘米至251厘米。
【专利摘要】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。本发明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，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。其中的支护结构包括隧道主体、系统支护和超前支护，超前锚杆与系统锚杆对应匹配设置。其中的施工方法包括以下几个步骤：a、隧道开挖；b、系统锚杆施工；c、超前锚杆施工；d、系统锚杆与超前锚杆端部连接。本发明的超前支护约束隧道超前变形，系统支护控制开挖围岩变形，两者连接形成组合梁，使得隧道更加牢固。
【IPC分类】E21D11/00, E21D20/00
【公开号】CN105134247
【申请号】CN201510548021
【发明人】吴学智, 傅支黔, 聂大丰, 青华彬, 马建新, 陈炜韬, 王建
【申请人】中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月31日