一种穿越泥石流堆积区隧道支护结构的制作方法

本实用新型涉及一种隧道支护结构及施工方法，尤其涉及一种穿越泥石流堆积区隧道支护结构。

背景技术：

我国是一个地质灾害多发的国家，灾害类型多且分布范围广，泥石流是我国山区最主要的地质灾害类型之一。随着西部大开发的大力实施，带动了西部山区的经济和交通基础建设的快速发展，但生态环境也遭到剧烈破坏，植被数量锐减，水土流失严重，尤其是地震诱发的大量崩塌滑坡及岩土体松动，为泥石流形成提供了良好的物源条件，更有利于泥石流的爆发，不可避免的会遇到公路、铁路穿越泥石流沟的工程，给工程施工带来了极大难度。

专利《泥石流隧道CN2736424Y》申请号：200420061905.1 申请日：2004-10-27提出了一种泥石流隧道，变被动适应为主动防护，为公路穿越泥石流提供了新的思路，但是由于泥石流堆积区围岩松软破碎，普遍存在围岩变形大且不均匀、渗水严重、衬砌开裂等问题，甚至会出现坍塌、突水、突泥等事故。现有开挖支护技术主要是针对软岩隧道、黄土隧道、溶洞隧道、瓦斯隧道等不良地质隧道展开研究，取得了丰硕成果，但针对穿越泥石流堆积区隧道的研究甚少。

技术实现要素：

针对现有技术存在的缺陷和不足，本实用新型的目的在于提供一种适用于穿越泥石流堆积区隧道新型支护结构及其施工方法，能够有效解决隧道穿越泥石流堆积区施工过程中普遍存在的围岩变形大且不均匀、渗水严重、衬砌开裂、隧道稳定性差等问题，从而消除或减小泥石流灾害对隧道的影响，确保隧道施工期和运营期的安全。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种穿越泥石流堆积区隧道支护结构，包括地表在泥石流沟上布设的拦挡坝、排导槽和地下沿隧道径向由外向内依次布设的超前支护、初期支护和二次衬砌；所述拦挡坝沿泥石流沟横向布设，所述排导槽沿泥石流沟纵向布设；所述超前支护包括由地表向隧道前方泥石流堆积体中施做的超前帷幕注浆以及在隧道拱部沿周向间隔布设的超前大管棚和超前小导管；所述初期支护包括沿隧道径向由外向内依次布设的锚杆、基底加固桩、钢拱架、钢筋网和混凝土，形成了三维立体的隧道支护结构；所述拦挡坝根据泥石流规模和危险程度可布设一级或多级，所述拦挡坝坝体上设有若干排水孔；排导槽沿泥石流沟纵向布设，所述排导槽槽底应设有包括防水板和混凝土保护层，所述排导槽在隧道轮廓线对应的地表泥石流沟段的上下游布设范围均不小于5倍隧道洞径。

进一步的，超前帷幕注浆沿隧道纵向逐次施做，注浆管在泥石流堆积体中呈梅花形排列，在隧道横向上注浆范围不小于隧道开挖轮廓线外5m。

进一步的，超前大管棚由若干根钢管丝扣连接而成，钢管前端焊制成圆锥状，沿隧道拱部开挖轮廓线周向布设，所述超前大管棚钢管内插于导向墙内。

进一步的，超前小导管为管身钻有梅花形孔眼、前端呈尖锥状封闭、后段焊有钢筋、管尾与球阀连接的无缝钢管，所述超前小导管沿隧道拱部开挖轮廓线周向布设于超前大管棚之间，所述超前小导管可沿隧道径向单层或多层布设。

进一步的，钢拱架为I20b型，所述钢拱架各单元由连接板焊接成型，各单元间由螺栓连接，所述钢拱架在纵向上由钢筋焊接定位。

进一步的，锚杆包括沿隧道径向分别布设在拱顶和边墙的中空锚杆和砂浆锚杆。

进一步的，基底加固桩为在隧道底板横向上呈扇形布设的倾斜桩。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

1、本实用新型中通过地表垂向的超前注浆、隧道轴向的超前大管棚和超前小导管、隧道径向钢拱架和锚杆、隧道基底加固桩以及二次衬砌的施做，并辅以拦挡坝和排导槽等结构，形成了三维立体的隧道支护结构，能大幅提升隧道支护强度，有效控制泥石流堆积体等软弱岩土体隧道中施工变形量，有效防治隧道渗水、衬砌开裂等灾害，降低泥石流对隧道建设期及运营期的影响。

2本实用新型利用拦挡坝和排导槽可有效拦截、疏导泥石流中的泥沙，避免泥石流对沟底进一步冲刷和泥沙大量淤积在隧道上方，防止隧道垂向上荷载的继续增加，并通过槽底防水层隔绝了大量地表水渗入地层，以及二次衬砌的施做，大大减少了隧道涌水量，有效解决施工阶段及后期运营过程中的渗水等问题。

3、本实用新型利用超前帷幕注浆可将松软的泥石流堆积体层胶结成一个整体，使隧道至地表范围形成强度高、压缩性低、抗渗性好的岩土体，提高其力学性能，增强了承受荷载能力，从而大幅减小了地表沉降变形量。

4、本实用新型采用联合布设的超前大管棚和超前小导管，在掌子面前方岩土体中形成加固圈，起到承载拱作用，使拱内部围岩与支护系统处于免压状态，可延缓开挖后塑性区出现的时间和范围，并与钢拱架、钢筋网和混凝土等联合作用，大大增强了隧道支护强度。

5、本实用新型中通过在隧道基底施做的加固桩，能与地基土体成一整体的复合地基，将上部荷载传递到基底深部，有效承担隧道基底大部分荷载，提高隧道基底承载能力。

附图说明

图1是本实用新型一种穿越泥石流堆积区隧道支护结构横断面示意图。

图2是本实用新型一种穿越泥石流堆积区隧道支护结构纵断面示意图。

其中1—拦挡坝，11—拦挡坝坝体，12—排水孔，2—排导槽，21—防水板，22—混凝土保护层，23—排导槽坝体，3—超前帷幕注浆管，4—超前大管棚，5—超前小导管，6—初喷混凝土层，7—锚杆，8—钢筋网，9—加固桩，10—钢拱架，11—二次衬砌。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述。

参见图1~2，本实用新型提供的一种穿越泥石流堆积区隧道支护结构，包括地表在泥石流沟上布设的拦挡坝1、排导槽2和地下沿隧道径向由外向内依次布设的超前支护、初期支护和二次衬砌11；所述拦挡坝1沿泥石流沟横向布设，所述排导槽2沿泥石流沟纵向布设；所述超前支护包括由地表向隧道掌子面前方泥石流堆积体中施做的超前帷幕注浆3以及在隧道拱部沿周向间隔布设的超前大管棚4和超前小导管5；所述初期支护包括沿隧道径向由外向内依次布设的锚杆7、基底加固桩9、钢拱架10、钢筋网8、和初喷混凝土层6；拦挡坝1根据泥石流规模和危险程度可布设一级或多级，所述拦挡坝坝体11上设有若干排水孔1；排导槽2沿泥石流沟纵向布设，所述排导槽槽底应设有包括防水板21和防水板保护层的混凝土22，所述排导槽2在隧道轮廓线对应的地表泥石流沟段的上下游布设范围均不小于5倍隧道洞径。

进一步的，所述超前帷幕注浆沿隧道纵向逐次施做，注浆管3在泥石流堆积体中呈梅花形排列，在隧道横向上注浆范围不小于隧道开挖轮廓线外5m。

进一步的，所述超前大管棚4由若干根钢管丝扣连接而成，钢管前端焊制成圆锥状，沿隧道拱部开挖轮廓线周向布设，所述超前大管棚钢管内插于导向墙内。

进一步的，所述超前小导管5为管身钻有梅花形孔眼、前端呈尖锥状封闭、后段焊有钢筋、管尾与球阀连接的无缝钢管，所述超前小导管5沿隧道拱部开挖轮廓线周向布设于超前大管棚4之间，所述超前小导管5可沿隧道径向单层或多层布设。

进一步的，所述钢拱架10为I20b型，所述钢拱架10各单元由连接板焊接成型，各单元间由螺栓连接，所述钢拱架10在纵向上由钢筋焊接定位。

进一步的，所述锚杆7包括沿隧道径向分别布设在拱顶和边墙的中空锚杆和砂浆锚杆。