一种上软下硬地层拱盖法隧道开挖支护结构及施工方法与流程

本发明涉及隧道施工，特别是一种上软下硬弱膨胀红黏土地层拱盖法隧道开挖支护结构及施工方法。

背景技术：

1、现阶段我国铁路事业面临着越来越复杂的施工环境，特别是在上软下硬弱膨胀土地层上修建大断面隧道，以及隧道横穿岩溶区和断层破碎带等地区，需要及时进行地层加固、防渗和控制变形等工作。常见的大断面隧道施工方法主要包括全断面开挖法、台阶法、cd法和crd法。全断面开挖法和台阶法开挖断面面积和跨度相对较大，对围岩变形扰动大，在软弱围岩和软硬不均地层中施工风险高。而cd法和crd等工法施工安全性高，但施工工序多，导坑间作业空间狭小，难以组织大型机械设备展开规模化快速施工。

技术实现思路

1、本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种上软下硬弱膨胀红黏土地层拱盖法隧道开挖支护结构及施工方法，可以适用上软下硬弱膨胀红黏土地区，能够充分保证结构的稳定和施工的安全，能够提高施工效率。

2、本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的一个技术方案是：一种上软下硬弱膨胀红黏土地层拱盖法隧道开挖支护结构，包括位于拱盖外侧的超前支护、隧道二次衬砌以及布设在所述隧道二次衬砌上方的拱盖初期支护，在所述拱盖初期支护左右两侧的拱脚处设有拱脚纵向梁，所述拱脚纵向梁的内侧采用钢管桩支撑，外侧采用锁脚锚杆固定。

3、所述超前支护包括大管棚以及位于所述大管棚外侧的小导管加固结构以及冻结孔、测温孔、温控孔和泄压孔。

4、所述拱盖初期支护设有内外两层。

5、在所述隧道二次衬砌的外侧、内、外层拱盖初期支护之间以及所述外层拱盖初期支护外侧设有防水层。

6、本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的另一个技术方案是：一种如上所述上软下硬地层拱盖法隧道开挖支护结构的施工方法，采用以下步骤：1)施工拱盖超前支护；2)采用导洞法，在拱盖初期支护左右两侧的拱脚处施工拱脚纵向梁，所述拱脚纵向梁的内侧采用钢管桩支撑，外侧采用锁脚锚杆固定；3)采用拱盖法开挖拱部岩土，在开挖的过程中，施作初期支护和临时支撑；4)分段拆除临时支撑后，进行拱部二次衬砌结构施工，接着开挖拱下岩体，开挖到位后，自下而上进行拱下二次衬砌结构施工。

7、所述步骤1)，采用注浆和冻结联合进行围岩加固。

8、所述步骤3)，初期支护分为内外两层，先施工外层初期支护，再施工内层初期支护。

9、所述步骤4)，在隧道二次衬砌的外侧设有防水层；所述步骤3)，在内、外层拱盖初期支护之间以及外层拱盖初期支护外侧设有防水层。

10、本发明具有的优点和积极效果是：采用注浆、冻结与管棚联合超前支护，来增强上层围岩的强度，并为后续拱盖法开挖提供足够的安全储备；在拱盖开挖过程中及时支护初衬和二衬，可以有效增强拱盖的稳定性，减少施工过程对拱盖的变形扰动。同时，锁脚锚杆、拱脚纵向梁和钢管桩联合支护拱脚，提高了拱脚的抗压强度，可以防止因局部压力过大而造成的拱脚变形破碎。本发明能够适用于上软下硬弱膨胀红黏土地区，能充分保证结构的稳定性和施工的安全性，并且能够提高施工效率。

技术特征：

1.一种上软下硬地层拱盖法隧道开挖支护结构，包括位于拱盖外侧的超前支护、隧道二次衬砌以及布设在所述隧道二次衬砌上方的拱盖初期支护，其特征在于，在所述拱盖初期支护左右两侧的拱脚处设有拱脚纵向梁，所述拱脚纵向梁的内侧采用钢管桩支撑，外侧采用锁脚锚杆固定。

2.根据权利要求1所述的上软下硬地层拱盖法隧道开挖支护结构，其特征在于，所述超前支护包括大管棚以及位于所述大管棚外侧的小导管加固结构、冻结孔、测温孔、温控孔和泄压孔。

3.根据权利要求1所述的上软下硬地层拱盖法隧道开挖支护结构，其特征在于，所述拱盖初期支护设有内外两层。

4.根据权利要求3所述的上软下硬地层拱盖法隧道开挖支护结构，其特征在于，在所述隧道二次衬砌的外侧、内、外层拱盖初期支护之间以及所述外层拱盖初期支护外侧设有防水层。

5.一种如权利要求1所述的上软下硬地层拱盖法隧道开挖支护结构的施工方法，其特征在于，采用以下步骤：

6.根据权利要求5所述的施工方法，其特征在于，所述步骤1)，采用注浆和冻结联合进行围岩加固。

7.根据权利要求5所述的施工方法，其特征在于，所述步骤3)，初期支护分为内外两层，先施工外层初期支护，再施工内层初期支护。

8.根据权利要求7所述的施工方法，其特征在于，所述步骤4)，在隧道二次衬砌的外侧设有防水层；所述步骤3)，在内、外层拱盖初期支护之间以及外层拱盖初期支护外侧设有防水层。

技术总结
本发明公开了一种上软下硬地层拱盖法隧道开挖支护结构，包括位于拱盖外侧的超前支护、隧道二次衬砌以及布设在隧道二次衬砌上方的拱盖初期支护，在拱盖初期支护左右两侧的拱脚处设有拱脚纵向梁，拱脚纵向梁的内侧采用钢管桩支撑，外侧采用锁脚锚杆固定。超前支护包括大管棚以及位于大管棚外侧的小导管加固结构、冻结孔、测温孔、温控孔和泄压孔。本发明还公开了上述支护结构的施工方法。本发明采用注浆、冻结与管棚联合超前支护，来增强上层围岩的强度，为后续拱盖法开挖提供足够的安全储备；利用锁脚锚杆、拱脚纵向梁和钢管桩联合支护拱脚，提高了拱脚的抗压强度，可以防止因局部压力过大而造成的拱脚变形破碎。

技术研发人员：吴利民,袁若琳,王雷,武宏斌,蒋新强,闫玥,付登锋,罗皎,朱男,郭晓龙,周登荣,刘畅,赵腾,付成凯,李永强,李宏云
受保护的技术使用者：中铁十八局集团第四工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27