一种浅埋偏压隧道非对称支护结构的制作方法

本实用新型涉及到隧道工程技术领域，具体地指一种浅埋偏压隧道非对称支护结构。

背景技术：

近年来，随着我国隧道工程的不断发展，在当前山岭隧道在规划设计过程中，由于地质地形条件及线路走向等问题，导致隧道工程不可避免地沿沟谷布线，因此也就出现了越来越多的浅埋偏压隧道。浅埋偏压隧道的开挖一直是岩土工程行业中的一大难题。隧道开挖后，由于围岩的自承能力差，导致隧道断面两侧的围岩应力出现很大差别，导致隧道产生偏压。这些情况的出现，增加了施工难度和成本，增加了控制施工变形和稳定性难度，增加了施工中的风险。

在近来对浅埋偏压隧道开挖时，多是采用加强预加固措施，如在隧道外侧施做抗滑桩、地表注浆或多层管棚注浆等措施，而后对隧道再进行开挖，从而达到控制地表沉降、快速通过浅埋偏压段的目的。但这些附加的预加固措施耗材多，施工难度较大，施工周期长，受地形限制较大，且其对隧址区周围环境的破坏以及所造成的经济成本和时间成本都不容忽视。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种施工方便、进度快、经济合理、能缓解隧道支护衬砌偏压效应、安全有效的浅埋偏压隧道非对称支护结构。

本实用新型的一种浅埋偏压隧道非对称支护结构，包括长管棚，深埋侧初喷砼，深埋侧钢拱架，深埋侧复喷砼，深埋侧二次衬砌，浅埋侧初喷砼，浅埋侧钢拱架，浅埋侧复喷砼，浅埋侧二次衬砌，深埋侧上台阶锁脚锚杆，深埋侧下台阶锁脚锚杆，浅埋侧上台阶锁脚锚杆，浅埋侧上台阶锁脚锚杆，仰拱初期支护，仰拱，深埋侧系统锚杆和浅埋侧系统锚杆。

所述的深埋侧初喷砼、深埋侧钢拱架、深埋侧复喷砼、深埋侧上台阶锁脚锚杆、深埋侧下台阶锁脚锚杆和深埋侧系统锚杆构成深埋侧初期支护结构。

所述的浅埋侧初喷砼、浅埋侧钢拱架、浅埋侧复喷砼、浅埋侧上台阶锁脚锚杆、浅埋侧上台阶锁脚锚杆和浅埋侧系统锚杆构成浅埋侧初期支护结构。

进一步的，所述的开挖轮廓线也是关于洞轴线是非对称的，在浅埋侧拱部区域用平滑圆弧代替由于深埋侧超挖产生的错台，其平滑圆弧分布在拱顶至顺时针30°范围内。

进一步的，所述的长管棚的布置关于硐轴线是非对称的。深埋侧长管棚从隧道起拱线到拱顶全线布置，浅埋侧长管棚从隧道拱顶布置在60°的范围内。

进一步的，所述的隧道深埋侧初喷砼与浅埋侧初喷砼厚度一致，为3cm；深埋侧复喷砼要厚于浅埋侧初喷砼3-5cm。

进一步的，所述的深埋侧钢拱架采用工20b型工字钢，浅埋侧钢拱架采用工20a型工字钢。

进一步的，所述的锁脚锚杆在拱脚处上方30-50cm处紧贴钢架两侧搭设，钻设角度30°～40°。

进一步的，深埋侧与浅埋侧的仰拱及仰拱初期支护厚度一致。

进一步的，所述的深埋侧二次衬砌要厚于浅埋侧二次衬砌5-10cm。

一种浅埋偏压隧道非对称支护结构的施工方法，包括以下步骤：

1)施做长管棚，并注浆加固前方岩土体；

2)浅埋侧导坑开挖：开挖隧道浅埋侧上台阶(Ⅰ)，开挖完成后对右侧壁立即初喷砼，并钻设系统锚杆，挂设钢筋网，而后架设钢拱架，在钢拱架的拱脚处搭设锁脚锚杆，在其焊接牢固之后进行复喷砼操作，对左侧壁初喷砼后架设钢拱架，而后进行复喷砼，设置中隔壁临时支撑。而后开挖隧道浅埋侧下台阶(Ⅱ)，开挖完成后对右侧壁立即初喷砼，并钻设系统锚杆，挂设钢筋网，而后架设钢拱架，在钢拱架的拱脚处搭设锁脚锚杆，在其焊接牢固之后进行复喷砼操作，对左侧壁初喷砼后接长上台阶钢拱架，而后进行复喷砼，设置中隔壁临时支撑。

3)深埋侧开挖：开挖隧道深埋侧上台阶(Ⅲ)，开挖完成后初喷砼，并钻设系统锚杆，挂设钢筋网，而后接长浅埋侧导坑的钢拱架至拱顶处，然后再架设深埋侧处钢拱架，在钢拱架的拱脚处搭设锁脚锚杆，在其焊接牢固之后进行复喷砼操作；然后开挖深埋侧下台阶开挖部(Ⅳ)，开挖完成后初喷砼，并钻设系统锚杆，挂设钢筋网，而后接长钢拱架，在钢拱架的拱脚处搭设锁脚锚杆，在其焊接牢固之后进行复喷砼操作。

4)隧底部开挖：先开挖浅埋侧隧底开挖部(Ⅴ)，开挖后立即进行仰拱初期支护；然后再开挖深埋侧隧底开挖部(Ⅵ)，开挖完成后立即进行仰拱初期支护。

5)待隧道变形稳定后，拆除中隔壁临时支撑，施做防水层后，浇筑仰拱及二次衬砌。

6)继续下一开挖循环，直至通过隧道浅埋偏压段。

本实用新型的有益效果：

本实用新型采用非对称支护结构，保持隧道内轮廓线不变，对深埋侧支护衬砌进行加强，无附加预支护措施，能够有效改善隧道衬砌的偏压受力情况，节省了大量的经济成本和时间成本。非对称支护结构的施工方法根据中隔壁法，优先开挖浅埋侧导坑，可以有效减小隧道硐周位移量，且步骤简单、施工方便、进度快、安全可靠，能为浅埋隧道偏压段开挖提供重要的安全保障。

附图说明

图1为本实用新型中浅埋偏压隧道非对称支护结构示意图。

图2为本实用新型中隧道拱顶错台处理示意图。

图3为本实用新型中非对称结构的施工方法示意图。

其中：1-长管棚，2-深埋侧初喷砼，3-深埋侧钢拱架，4-深埋侧复喷砼， 5-深埋侧二次衬砌，6-深埋侧上台阶锁脚锚杆，7-深埋侧下台阶锁脚锚杆，8- 浅埋侧初喷砼，9-浅埋侧钢拱架，10-浅埋侧复喷砼，11-浅埋侧二次衬砌，12- 浅埋侧上台阶锁脚锚杆，13-浅埋侧下台阶锁脚锚杆，14-仰拱初期支护，15- 仰拱，16-中隔壁临时支撑，17-隧道开挖轮廓线，18-防水层，19-内轮廓线， 20-深埋侧系统锚杆，21-浅埋侧系统锚杆。Ⅰ-浅埋侧上台阶开挖部，Ⅱ-浅埋侧下台阶开挖部，Ⅲ-深埋侧上台阶开挖部，Ⅳ-深埋侧下台阶开挖部，Ⅴ-浅埋侧隧底开挖部，Ⅵ-深埋侧隧底开挖部。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种浅埋偏压隧道非对称支护结构，包括长管棚1、深埋侧初喷砼2、深埋侧钢拱架3、深埋侧复喷砼4、深埋侧二次衬砌5、深埋侧上台阶锁脚锚杆6、深埋侧下台阶锁脚锚杆7、浅埋侧初喷砼8、浅埋侧钢拱架9、浅埋侧复喷砼10、浅埋侧二次衬砌11、浅埋侧上台阶锁脚锚杆12、浅埋侧下台阶锁脚锚杆13、仰拱初期支护14、仰拱15、中隔壁临时支撑16、防水层18、深埋侧系统锚杆20和浅埋侧系统锚杆21。

所述的深埋侧初喷砼2、深埋侧钢拱架3、深埋侧复喷砼4、深埋侧上台阶锁脚锚杆6、深埋侧下台阶锁脚锚杆7和深埋侧系统锚杆20构成深埋侧初期支护结构。

所述的浅埋侧初喷砼8、浅埋侧钢拱架9、浅埋侧复喷砼10、浅埋侧上台阶锁脚锚杆12、浅埋侧下台阶锁脚锚杆13和浅埋侧系统锚杆21构成浅埋侧初期支护结构。

所述的开挖轮廓线是关于洞轴线是非对称的，如图2所示，在浅埋侧拱部30°范围内，改变该区域局部支护衬砌参数，用图示的平滑圆弧实线，如隧道开挖轮廓线17、钢拱架9、防水层18代替虚线17’、9’及18’，以此避免由于深埋侧超挖产生的错台。

隧道的深埋侧初喷砼2与浅埋侧初喷砼8厚度一致，深埋侧复喷砼4的厚度大于浅埋侧初喷砼8厚度3-5cm。深埋侧钢拱架3采用Ⅰ20b型工字钢，浅埋侧钢拱架9采用Ⅰ20a型工字钢，中隔壁临时支撑所用钢拱架采用Ⅰ18 型工字钢。深埋侧二次衬砌5的厚度大于浅埋侧二次衬砌11的厚度5-10cm。

如图3所示，一种浅埋偏压隧道非对称支护结构的施工方法，包括以下步骤：

1)施做长管棚1，深埋侧的长管棚1从隧道拱脚处布置到拱顶，浅埋侧的长管棚1从隧道拱顶到拱肩布置在60°的范围内，并注浆加固前方岩土体；

2)浅埋侧导坑开挖：开挖隧道浅埋侧上台阶(Ⅰ)，开挖完成后对右侧壁立即初喷砼，并钻设系统锚杆，挂设钢筋网，而后架设钢拱架，在钢拱架的拱脚处搭设锁脚锚杆，在其焊接牢固之后进行复喷砼操作，对左侧壁初喷砼后架设钢拱架，而后进行复喷砼，设置中隔壁临时支撑。然后开挖隧道浅埋侧下台阶(Ⅱ)，开挖完成后对右侧壁立即初喷砼，并钻设系统锚杆，挂设钢筋网，而后架设钢拱架，在钢拱架的拱脚处搭设锁脚锚杆，在其焊接牢固之后进行复喷砼操作，对左侧壁初喷砼后接长上台阶钢拱架，而后进行复喷砼，设置中隔壁临时支撑。

3)深埋侧开挖：开挖隧道深埋侧上台阶(Ⅲ)，开挖完成后初喷砼，并钻设系统锚杆，挂设钢筋网，而后架设钢拱架，在钢拱架的拱脚处搭设锁脚锚杆，在其焊接牢固之后进行复喷砼操作；然后开挖深埋侧下台阶开挖部(Ⅳ)，开挖完成后初喷砼，并钻设系统锚杆，挂设钢筋网，而后架设钢拱架，在钢拱架的拱脚处搭设锁脚锚杆，在其焊接牢固之后进行复喷砼操作。

4)隧底部开挖：先开挖浅埋侧隧底开挖部(Ⅴ)，开挖后立即进行仰拱初期支护；然后再开挖深埋侧隧底开挖部(Ⅵ)，开挖完成后立即进行仰拱初期支护。

5)待隧道变形稳定后，拆除中隔壁临时支撑，施做防水层后，浇筑仰拱及二次衬砌。

6)继续下一开挖循环，直至通过隧道浅埋偏压段。