[发明专利]岩质地层大断面深竖井的支护结构体系及其施工方法

说明书

技术领域

    本发明属于隧道建设技术领域，具体涉及一种岩质地层大断面深竖井的支护结构体系及其施工方法。

背景技术

21世纪是地下工程迅速发展的时期，尤其是近几年我国地铁工程的建设更是如火如荼。岩石隧道掘进机在地铁工程中的广泛应用给其工作竖井尺寸及深度提出了更高的要求；此外，在其它领域的地下工程建设中大断面深竖井也被广泛应用。如此大的开挖断面及开挖深度，是按一般性竖井来考虑支护型式还是按深基坑来施做围护结构，是摆在设计面前的难题；对于一般性竖井在岩质地层最常用的支护方式就是钢架锚喷支护，但对于断面较大的竖井，如仅采用钢架锚喷支护，其对竖井侧壁的稳定性及变形的有效控制都较为困难，安全风险较大；如按深基坑考虑，采用常用的“灌注桩+内支撑”支护型式，则对工程投资及施工进度均有较大影响，造成很大的工程浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种岩质地层大断面深竖井的支护结构体系及其施工方法，改变常规支护方式，更适合于较大开挖断面及开挖深度的工况。

本发明所采用的技术方案是：

岩质地层大断面深竖井的支护结构体系，其特征在于：

包含有竖井四壁的初支喷射混凝土，初支喷射混凝土内预设有初支格栅钢架；

初支喷射混凝土内的竖井空间内自上而下设置有多层横向水平的钢支撑，钢支撑包括位于四角的斜钢支撑和中部的直钢支撑，斜钢支撑和直钢支撑的端部均固定在环周设置于初支喷射混凝土内壁的钢围檩上，钢围檩外围固定在预埋于初支喷射混凝土内的初支型钢钢架上；

初支格栅钢架和初支型钢钢架均焊接有初支锚杆，初支锚杆另一端打入围岩。

所述初支格栅钢架之间通过连接钢筋焊接相连，竖向间距为0.5-1m；

所述初支型钢钢架为3榀联立工字钢，与上下临近的初支格栅钢架之间通过连接钢筋焊接相连。

所述钢支撑的竖向间距为3-6m，斜钢支撑和直钢支撑与钢围檩的连接一端为固定连接、另一端为活动连接。

所述钢围檩为2榀联立工字钢，上端内缘通过斜钢拉杆固定于初支喷射混凝土，下端固定有角钢三角支架，外圈固定有打入初支喷射混凝土的短锚杆。

岩质地层大断面深竖井的支护结构体系的施工方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

步骤一：竖井井口设置有常规模筑钢筋混凝土锁口圈，浇筑完成达到设计强度70%后，架设第一层横向水平的钢支撑，包含四根角部的斜钢支撑及一根中部的直钢支撑，斜钢支撑和直钢支撑的端部均连接于钢筋混凝土锁口圈内侧；

步骤二：竖井向下开挖，在竖井四壁初喷混凝土并铺设钢筋网；架立初支格栅钢架，之间通过连接钢筋焊接相连，竖向间距为0.5-1m；在初支格栅钢架之间架立初支型钢钢架，初支型钢钢架为3榀联立工字钢，与上下临近的初支格栅钢架之间通过连接钢筋焊接相连，竖向间距为3-6m；在初支格栅钢架和初支型钢钢架上焊接初支锚杆，初支锚杆另一端打入围岩；复喷混凝土至初期支护为350mm；开挖及支护循环进尺为1m。

本发明具有以下优点：

本发明在竖井钢架锚喷支护的基础上，设置可施加预应力的钢支撑体系，根据竖井断面的大小及地层压力的强弱可对钢支撑的平面布设及竖向间距做出调整；同时根据支护型式的特点，对围檩与初支之间的连接节点进行优化，以便实现刚性支撑与柔性支护的良好结合，不改变常规支护方式，不仅方便施工操作，还节省工程投资；设置了可施加预应力的钢支撑体系，不仅可以有效控制竖井侧壁变形及地表沉降，还增强了竖井基坑的整体稳定性，从而降低工程风险。

本发明产品成型后，就形成了竖井临时支护结构，可满足施工期间出渣进料等相关功能的要求，如需施做竖井永久结构，可由下向上逐段拆撑、模筑混凝土二衬，满足其正常使用要求。如此便解决了钢架锚喷支护型式风险大、灌注桩+内支撑支护型式工期长造价高的支护结构型式选型的矛盾，其在铁路、公路、水工隧道、城市地铁隧道、等建设领域均有广泛的应用价值。 

附图说明

图1为竖井支护结构横断面（平面）示意图。

图2为竖井支护结构剖面（立面）示意图。

图3为钢围檩与竖井初支连接大样图。

图中，1-初支锚杆，2-初支喷射混凝土，3-初支格栅钢架，4-初支型钢钢架，5-直钢支撑，6-斜钢支撑，7-钢围檩，8-斜钢拉杆，9-角钢三角支架，10-短锚杆。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。