整体张拉式大断面地下结构及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及地下建筑物的结构及施工方法，具体涉及大断面地下结构及其施工方法。
【背景技术】
[0002]大断面地下结构是地下结构发展的方向。对于大断面地下结构，现目前一般采用复合式衬砌结构，由初期支护和二次衬砌组成，初期支护一般采用喷锚支护。喷锚支护由锚杆(或锚索)、钢筋网、喷射混凝土等形成，喷锚支护与围岩形成共同的作用体系。存在的主要不足是:一方面，传统的大断面地下结构对索结构没有进行充分的利用，仅将其用作锚索，对岩层进行加固。另一方面，这种结构是在大断面地下结构开挖后施作，而且要求及时完成支护。
[0003]在大断面地下结构施工方面，主要有上半断面超前短台阶法、CD法、双侧壁导坑法等，但是这些开挖法存在开挖步序多，且工作空间较小，不适用大断面配套机械化施工等不足。
【发明内容】
[0004]为克服现有技术对索结构没有充分利用、施工时先开挖后支护、施工工作空间受限等问题，本发明旨在提供一种整体张拉式地下结构，这种结构充分利用了索的抗拉性能，索与围岩形成一种整体张拉结构，这种新型受力结构可以是传统受力结构的替换，同时这种结构在开挖之前就形成，为地下空间的开挖提供了安全保障，可以进行全断面开挖，工作空间较大。
[0005]为此，本发明所采用的技术方案为:一种整体张拉式大断面地下结构，包括内侧锚固梁(I)、外侧锚固梁(2)和索网，所述内侧锚固梁(I)在开挖洞室横断面的边界处呈圆周布置，外侧锚固梁⑵在开挖洞室横断面的边界外呈圆周布置，所述内侧锚固梁⑴与外侧锚固梁(2) —一对应，内侧锚固梁(I)与外侧锚固梁(2)与开挖洞室的延伸方向一致；所述索网沿开挖洞室的延伸方向间隔布置，索网包括内侧索(3)、外侧索(4)和径向索(5)，相邻内侧锚固梁⑴之间通过所述内侧索(3)相连，相邻外侧锚固梁⑵之间通过所述外侧索
(4)相连，内侧锚固梁⑴与对应的外侧锚固梁(2)之间通过所述径向索(5)相连。
[0006]同时，本发明还提供了一种整体张拉式大断面地下结构的施工方法，包括以下步骤:
[0007](a)、在开挖洞室横断面的边界处开设多个内侧小导洞(6)，在开挖洞室横断面的边界外对应地开设相同数量的外侧小导洞(7)，相邻内侧小导洞(6)之间开设有内侧索孔，相邻外侧小导洞(7)之间开设有外侧索孔，内侧小导洞与对应的外侧小导洞之间开设有径向索孔，且内侧索孔、外侧索孔和径向索孔沿开挖洞室的延伸方向间隔地开设有多个；
[0008](b)、在内侧小导洞(6)内设置内侧锚固梁(I)，在外侧小导洞(7)内设置外侧锚固梁(2)，每个内侧索孔内穿设有内侧索(3)，每个外侧索孔内穿设有外侧索(4)，每个径向索孔内穿设有径向索(5)，内侧索(3)的两端、径向索(5)的内端锚固于对应的内侧锚固梁
(I)上，外侧索⑷的两端、径向索(5)的外端锚固于对应的外侧锚固梁(2)上；
[0009](c)、对地下结构进行全断面开挖或两台阶施工；
[0010](d)、对地下结构进行喷锚支护。
[0011]本发明的有益效果:内侧锚固梁、外侧锚固梁用于固定索网，利用索网对围岩进行整体张拉，在整体张拉结构中，索网受拉而围岩受压，且索网由内环索、外环索和径向索组成，具体极好的整体性。这种结构在大断面地下结构开挖之前已形成，对围岩进行加固，之后可以进行全断面开挖，增大了工作空间。
【附图说明】
[0012]图1为整体张拉式大断面地下结构的轴侧图。
[0013]图2为图1的横断面图。
[0014]图3为外侧导洞、内侧导洞、径向导洞布置图。
[0015]图4为外侧锚固梁、内侧锚固梁、外侧索、内侧索、径向索的布置图。
【具体实施方式】
[0016]下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明:
[0017]结合图1?图2所示，一种整体张拉式大断面地下结构，主要由内侧锚固梁1、外侧锚固梁2和索网组成。
[0018]内侧锚固梁I共八根，在开挖洞室横断面的边界处呈圆周布置。外侧锚固梁2共八根，在开挖洞室横断面的边界外呈圆周布置。内侧锚固梁I与外侧锚固梁2 —一对应，数量相等，内侧锚固梁I与外侧锚固梁2与开挖洞室的延伸方向一致。内侧锚固梁1、外侧锚固梁2用于安装固定索网。
[0019]索网沿开挖洞室的延伸方向间隔布置。索网主要由内侧索3、外侧索4和径向索5构成。相邻内侧锚固梁I之间通过内侧索3相连，共八根内侧索3，围成内环索。相邻外侧锚固梁2之间通过外侧索4相连，共八根外侧索4，围成外环索。内侧锚固梁I与对应的外侧锚固梁2之间通过径向索5相连，每个索网包括八根径向索5。因此，八根内侧索3、八根外侧索4和八根径向索5共同围成索网。
[0020]内侧锚固梁1、外侧锚固梁2用于固定索网，利用索网与围岩形成整体张拉结构，在这种整体张拉结构中，索网由内环索、外环索和径向索组成，索网受拉而围岩受压，且这种结构具体极好的整体性。
[0021]最好是，内侧锚固梁I在开挖洞室横断面的边界处呈圆周均布，外侧锚固梁2在开挖洞室横断面的边界外呈圆周均布。索网沿开挖洞室的延伸方向间隔均布。
[0022]另外，在开挖洞室的内壁上还设置有喷锚层；进一步，喷锚层内还可以设置有衬砌结构。增设喷锚层和衬砌结构，对开挖洞室进一步加固。
[0023]当然，内侧锚固梁1、外侧锚固梁2的数量不限于八根，数量越多，张拉效果越好，但数量过多，也会增大施工量，因此，通常根据实际情况选择。
[0024]一种整体张拉式大断面地下结构的施工方法，包括以下步骤:
[0025](a)、如图3所示，在开挖洞室横断面的边界处开设多个内侧小导洞6，在开挖洞室横断面的边界外对应地开设相同数量的外侧小导洞7，相邻内侧小导洞6之间开设有内侧索孔供内侧索3通过，相邻外侧小导洞7之间开设有外侧索孔供外侧索4通过。内侧小导洞与对应的外侧小导洞之间开设有径向索孔供径向索5通过。内侧索孔、外侧索孔和径向索孔沿开挖洞室的延伸方向间隔地开设有多个。
[0026](b)、结合图3、图4所示，在内侧小导洞6内设置内侧锚固梁1，在外侧小导洞7内设置外侧锚固梁2，每个内侧索孔内穿设有内侧索3，每个外侧索孔内穿设有外侧索4，每个径向索孔内穿设有径向索5。内侧索3的两端、径向索5的内端锚固于对应的内侧锚固梁I上，外侧索4的两端、径向索5的外端锚固于对应的外侧锚固梁2上。具体施工时，需要对内侧索3、外侧索4和径向索5施加预应力，最后还要对索孔进行注浆回填。
[0027](c)、对地下结构进行全断面开挖或两台阶施工。
[0028](d)、对地下结构按传统方法进行喷锚支护。
[0029]最好是，还包括步骤(e)，在喷锚支护后进行衬砌施工。
[0030]步骤(c)、步骤(d)和步骤(e)均为传统的施工方法，在此不再赘述。
【主权项】
1.一种整体张拉式大断面地下结构，其特征在于:包括内侧锚固梁(I)、外侧锚固梁(2)和索网，所述内侧锚固梁(I)在开挖洞室横断面的边界处呈圆周布置，外侧锚固梁(2)在开挖洞室横断面的边界外呈圆周布置，所述内侧锚固梁(I)与外侧锚固梁(2) —一对应，内侧锚固梁(I)与外侧锚固梁(2)与开挖洞室的延伸方向一致；所述索网沿开挖洞室的延伸方向间隔布置，索网包括内侧索(3)、外侧索(4)和径向索(5)，相邻内侧锚固梁(I)之间通过所述内侧索⑶相连，相邻外侧锚固梁⑵之间通过所述外侧索⑷相连，内侧锚固梁(I)与对应的外侧锚固梁⑵之间通过所述径向索(5)相连。2.根据权利要求1所述的整体张拉式大断面地下结构，其特征在于:所述内侧锚固梁(1)在开挖洞室横断面的边界处呈圆周均布，外侧锚固梁(2)在开挖洞室横断面的边界外呈圆周均布。3.根据权利要求1所述的整体张拉式大断面地下结构，其特征在于:所述索网沿开挖洞室的延伸方向间隔均布。4.根据权利要求1所述的整体张拉式大断面地下结构，其特征在于:所述开挖洞室的内壁上还设置有喷锚层。5.根据权利要求4所述的整体张拉式大断面地下结构，其特征在于:所述喷锚层内还设置有衬砌结构。6.一种整体张拉式大断面地下结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤: (a)、在开挖洞室横断面的边界处开设多个内侧小导洞￠)，在开挖洞室横断面的边界外对应地开设相同数量的外侧小导洞(7)，相邻内侧小导洞(6)之间开设有内侧索孔，相邻外侧小导洞(7)之间开设有外侧索孔，内侧小导洞与对应的外侧小导洞之间开设有径向索孔，且内侧索孔、外侧索孔和径向索孔沿开挖洞室的延伸方向间隔地开设有多个； (b)、在内侧小导洞(6)内设置内侧锚固梁(I)，在外侧小导洞(7)内设置外侧锚固梁(2)，每个内侧索孔内穿设有内侧索(3)，每个外侧索孔内穿设有外侧索(4)，每个径向索孔内穿设有径向索(5)，内侧索(3)的两端、径向索(5)的内端锚固于对应的内侧锚固梁(1)，外侧索⑷的两端、径向索(5)的外端锚固于对应的外侧锚固梁(2)上； (C)、对地下结构进行全断面开挖或两台阶施工； (d)、对地下结构进行喷锚支护。7.根据权利要求6所述的整体张拉式大断面地下结构的施工方法，其特征在于:还包括步骤(e)，在喷锚支护后进行衬砌施工。
【专利摘要】本发明公开了一种整体张拉式大断面地下结构，内侧锚固梁在开挖洞室横断面的边界处呈圆周布置，外侧锚固梁在开挖洞室横断面的边界外呈圆周布置，内侧锚固梁与外侧锚固梁一一对应，索网沿开挖洞室的延伸方向间隔布置，索网包括内侧索、外侧索和径向索，相邻内侧锚固梁之间通过内侧索相连，相邻外侧锚固梁之间通过外侧索相连，内侧锚固梁与对应的外侧锚固梁之间通过径向索相连。同时，还公开了其施工方法。作为地下结构的受力结构，在大断面地下结构开挖之前形成，从而为大断面地下结构开挖提供了更好的安全保障，而且可以进行全断面开挖，工作空间较大。
【IPC分类】E02D5/76, E02D17/02, E02D17/04
【公开号】CN105019463
【申请号】CN201510477881
【发明人】李勇, 扈胜霞
【申请人】北车建设工程有限责任公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年8月6日