[发明专利]上软下硬地层大跨隧道叠合承载拱结构及其施工方法

权利要求书

1.一种上软下硬地层大跨隧道叠合承载拱结构，其特征在于：所述的叠合承载拱结构由外层拱形初期支护(2)、二层拱形初期支护(6)、两条拱脚纵梁(4)和拱形围岩加固圈(7)构成，其中外层拱形初期支护(2)由网构格栅钢架与喷射混凝土构筑而成，设置在隧道拱顶围岩内表面上，并且其上两侧的拱脚支撑于隧道两侧拱脚部位的围岩上；两条拱脚纵梁(4)沿隧道的长度方向设置在隧道两侧的拱脚部位，其为钢筋混凝土结构；二层拱形初期支护(6)设置在外层拱形初期支护(2)的内表面上，其由型钢钢架与喷射混凝土构筑而成，并且其上两侧的拱脚分别连接在两条拱脚纵梁(4)的顶面上；拱形围岩加固圈(7)位于外层拱形初期支护(2)外部的围岩内部，其由水泥浆凝固后形成。

2.根据权利要求1所述的上软下硬地层大跨隧道叠合承载拱结构，其特征在于：所述的外层拱形初期支护(2)的两侧拱脚处分别设有两根向外侧斜下方倾斜的压浆钢管(3)，压浆钢管(3)的长度为4.0～5.0m。

3.根据权利要求1所述的上软下硬地层大跨隧道叠合承载拱结构，其特征在于：所述的拱脚纵梁(4)中预埋有沿上下方向设置的注浆钢管(5)。

4.根据权利要求1所述的上软下硬地层大跨隧道叠合承载拱结构，其特征在于：所述的拱形围岩加固圈(7)的厚度为3.0m。

5.根据权利要求1所述的上软下硬地层大跨隧道叠合承载拱结构，其特征在于：所述的外层拱形初期支护(2)和二层拱形初期支护(6)中钢架的连接节点相互错开。

6.根据权利要求1所述的上软下硬地层大跨隧道叠合承载拱结构，其特征在于：所述的拱脚纵梁(4)和外层拱形初期支护(2)的拱脚底面与水平面之间的夹角大于等于30°。

7.一种如权利要求1所述的上软下硬地层大跨隧道叠合承载拱结构的施工方法，其特征在于：所述的施工方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)首先在待开挖的单拱大跨隧道的掌子面上两个侧导坑(9)拱圈外侧边缘部位施做一排侧导坑超前支护，以形成部分超前支护(1)；

2)采用台阶法对侧导坑(9)拱部地层进行开挖，开挖完成后及时施做由网构格栅钢架与喷射混凝土构筑而成的侧导坑拱部外层初期支护，以形成部分外层拱形初期支护(2)，继续开挖侧导坑(9)下部地层，直至形成两个侧导坑(9)，在此过程中在侧导坑(9)的内侧边缘及时设置由型钢钢架与喷射混凝土构筑而成的临时竖撑(8)和临时横撑(10)；

3)在每个侧导坑(9)的拱脚部位设置向外侧斜下方倾斜的压浆钢管(3)并从上往下注浆；

4)对中导坑(11)拱圈外侧边缘部位施做一排中导坑超前支护，以形成其余部位的超前支护(1)；

5)采用台阶法对中导坑(11)拱部地层进行开挖，开挖完成后及时施做由网构格栅钢架与喷射混凝土构筑而成的中导坑拱部外层初期支护，以形成其余部位的外层拱形初期支护(2)，继续开挖中导坑(11)下部地层，直至形成中导坑(11)；

6)在隧道的两个拱脚部位沿隧道的长度方向设置两条钢筋混凝土结构的拱脚纵梁(4)，拱脚纵梁(4)由多段组成，并在拱脚纵梁(4)中预埋沿上下方向设置的注浆钢管(5)，待拱脚纵梁(4)的混凝土达到设计强度后利用注浆钢管(5)从上往下进行注浆；

7)待监控量测数据显示外层拱形初期支护(2)及围岩变形稳定时，分段拆除临时竖撑(8)和临时横撑(10)，然后在外层拱形初期支护(2)的内表面上施作由型钢钢架与喷射混凝土构筑而成的二层拱形初期支护(6)，并将二层拱形初期支护(6)的底脚设于拱脚纵梁(4)之上，之后对外层拱形初期支护(2)和二层拱形初期支护(6)之间的空间进行初支背后注浆；

8)沿径向在二层拱形初期支护(6)上设置多根注浆花管并从内向外压注水泥浆，由此形成拱部围岩加固圈(7)，即可形成所述的叠合承载拱结构。

8.根据权利要求7所述的上软下硬地层大跨隧道叠合承载拱结构的施工方法，其特征在于：所述的步骤8)中注浆花管的长度为3.0～3.5m，注浆花管之间的间距为1.0～1.5m，注浆压力为0.5～0.8Mpa。