岩石地层超大跨度地下工程快速修建方法及其结构与流程

本发明涉及地下工程技术领域，尤其涉及岩石地层超大跨度地下工程快速修建方法及其结构。

背景技术：

中国是多山之国，据统计，山地、丘陵和高原的面积占全国土地总面积的69％，这些地区地层大都为岩石地层。全国平原地区岩石地层也广泛分布，粉细砂岩层主要分布于长江三角洲平原和苏北地区；细砂岩层主要分布于里下河和太湖地区；亚砂岩层是砂岩和砾石岩层之间的一类岩层，主要分布于长江三角洲平原区、黄泛区及沿海一带。

随着国家经济的发展，地下空间开发利用越来越受到重视。地下空间开发利用可以实现城市空间拓展，提高土地利用效率；可以拉动建设的科技需求，推动地下工程科技产业转型与技术进步；可以建立完善的地下防灾空间体系，强化国家抵抗灾害和战争的能力。

如何快速、安全地实现岩石地层中超大跨度地下工程修建的研究很少，因此，现需设计岩石地层超大跨度地下工程快速修建方法及其结构。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的岩石地层超大跨度地下工程快速修建方法及其结构，目的在于实现对大跨度地下结构多作业面同时开挖，快速安全地形成地下结构顶部围岩自稳受力圈、避免开挖范围顶部岩块楔形体因支护不及时塌落而导致地下结构不稳的风险。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

岩石地层超大跨度地下工程快速修建结构，包括贯穿核心岩体的中洞，所述中洞的两侧均设有上部边洞，所述中洞与上部边洞之间设有岩柱，所述岩柱上贯穿设有临时横通道，所述上部边洞的下方设有下部边洞，所述中洞与上部边洞顶壁岩体内均设有超长锚索，所述中洞的岩壁内设有中洞临时锚杆，所述上部边洞的岩柱岩壁内设有边洞上部岩柱临时锚杆，所述下部边洞的核心岩体岩壁内设有边洞下部核心岩体临时锚杆。

优选地，所述上部边洞与下部边洞宽度一致。

优选地，所述中洞和岩柱的宽度总和与核心岩体宽度一致。

优选地，所述临时横通道处设有坡道。

优选地，所述中洞临时锚杆与边洞上部岩柱临时锚杆均水平设置。

岩石地层超大跨度地下工程快速修建方法，包括以下步骤：

s1、快速施工中洞、中洞临时锚杆及临时横通道,并同时施工中洞顶部超长锚索，固定结构上方岩体；

s2、中洞贯通后，洞内以临时横通道和中洞为出土通道，施工左右两侧上部边洞和临时锚杆，洞外也同时施工左右两侧上部边洞和临时锚杆，大跨地下洞室以岩柱为临时支撑，施工上部边洞顶部超长锚索，固定上部边洞上方岩体；

s3、上部边洞贯通后，洞内临时横通道开挖至洞室底板标高，洞内以临时横通道和中洞为出土通道，施工左右两侧下部边洞和边洞下部核心岩体临时锚杆，洞外也同时施工左右两侧下部边洞和边洞下部核心岩体临时锚杆，岩柱以核心岩体为基础；

s4、以临时横通道为工作面，相向开挖岩柱范围内岩体，并施工岩柱顶部超长锚索；

s5、开挖核心岩体，施作二次衬砌，形成超大跨度地下结构。

本发明的有益效果：

将需开挖的地下结构分成中洞、上部边洞、下部边洞、岩柱、核心岩体、临时横通道六部分，通过地下结构顶部的岩层与超长锚索形成临时自稳受力圈，分步、分层、多作业面开挖实现快速修建。

通过设置岩柱可作为超大跨度地下结构顶部开挖临时支撑，为中洞和边洞顶部超长锚索施工提供条件，临时横通道可为边洞多作业面同时施工提供条件，中洞和临时横通道可作为边洞的渣土外运通道，可实现超大跨度地下结构快速、安全地修建。

附图说明

图1为本发明提出的岩石地层超大跨度地下工程快速修建结构的横断面结构示意图；

图2为本发明提出的岩石地层超大跨度地下工程快速修建结构的平面结构示意图；

图3为本发明提出的岩石地层超大跨度地下工程快速修建结构的中洞和临时横通道施工纵面断面结构示意图；

图4为本发明提出的岩石地层超大跨度地下工程快速修建结构的上部边洞施工纵面断面示意图结构示意图；

图5为本发明提出的岩石地层超大跨度地下工程快速修建结构的下部边洞施工纵面断面示意图结构示意图；

图6为本发明提出的岩石地层超大跨度地下工程快速修建结构的岩柱和核心岩体施工纵面断面结构示意图。

图中：1中洞、2上部边洞、3下部边洞、4岩柱、5核心岩体、6中洞临时锚杆、7边洞上部岩柱临时锚杆、8边洞下部核心岩体临时锚杆、9临时横通道、10超长锚索、11坡道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-6，岩石地层超大跨度地下工程快速修建结构，包括贯穿核心岩体5的中洞1，中洞1的两侧均设有上部边洞2，中洞1与上部边洞2之间设有岩柱4，岩柱4上贯穿设有临时横通道9，上部边洞2的下方设有下部边洞3，中洞1与上部边洞2顶壁岩体内均设有超长锚索10，中洞1的岩壁内设有中洞临时锚杆6，上部边洞2的岩柱4岩壁内设有边洞上部岩柱临时锚杆7，下部边洞3的核心岩体5岩壁内设有边洞下部核心岩体临时锚杆8。

本发明中，上部边洞2与下部边洞3宽度一致。

具体的，中洞1和岩柱4的宽度总和与核心岩体5宽度一致。

具体的，临时横通道9处设有坡道11，可根据施工需要，便于渣土通过坡道11外运。

具体的，中洞临时锚杆6与边洞上部岩柱临时锚杆7均水平设置。

本发明公开的结构与方法在实施时，预先将大跨度地下工程划分成中洞1、上部边洞2、下部边洞3、岩柱4、核心岩体5五部分，以核心岩体5为基础再快速施工中洞1、中洞临时锚杆6及临时横通道9,并同时施工中洞1顶部超长锚索10，固定结构上方岩体。

在中洞1贯通后，洞内以临时横通道9和中洞1为出土通道，施工左右两侧上部边洞2和临时锚杆7，洞外也同时施工左右两侧上部边洞2和临时锚杆7，大跨地下洞室以岩柱4为临时支撑，施工上部边洞2顶部超长锚索10，固定上部边洞2上方岩体。

在上部边洞2贯通后，洞内临时横通道9开挖至洞室底板标高，洞内以临时横通道9和中洞1为出土通道，施工左右两侧下部边洞3和边洞下部核心岩体临时锚杆8，洞外也同时施工左右两侧下部边洞3和边洞下部核心岩体临时锚杆8，岩柱4以核心岩体5为基础。

继续以临时横通道9为工作面，相向开挖岩柱4范围内岩体，并施工岩柱4顶部超长锚索10。

最后开挖核心岩体5，施作二次衬砌，形成超大跨度地下结构。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了岩石地层超大跨度地下工程快速修建结构，包括贯穿核心岩体的中洞，所述中洞的两侧均设有上部边洞，所述中洞与上部边洞之间设有岩柱，所述岩柱上贯穿设有临时横通道，所述上部边洞的下方设有下部边洞，所述中洞与上部边洞顶壁岩体内均设有超长锚索，所述中洞的岩壁内设有中洞临时锚杆，所述上部边洞的岩柱岩壁内设有边洞上部岩柱临时锚杆；本发明还公开了岩石地层超大跨度地下工程快速修建方法。本发明可实现对大跨度地下结构多作业面同时开挖，快速安全地形成洞室顶部围岩自稳受力圈、避免洞室范围顶部岩块楔形体因开挖支护不及时塌落而导致洞室不稳的风险。

技术研发人员：贺维国;范国刚;武建伟
受保护的技术使用者：中铁第六勘察设计院集团有限公司;中铁（天津）隧道工程勘察设计有限公司
技术研发日：2019.08.09
技术公布日：2019.10.18