[实用新型]一种大断面暗挖隧道竖向预应力钢管支撑结构

说明书

技术领域

本实用新型涉隧道挖掘施工领域，具体是指一种大断面暗挖隧道竖向预应力钢管支撑结构。

背景技术

目前，软弱围岩大断面隧道大多采用双侧壁导坑法施工，如图1所示的施工步序：步骤一，左侧上部导坑①开挖，初期支护；步骤二，左侧下部导坑②开挖，初期支护；步骤三，右侧上部导坑③开挖，初期支护；步骤四，右侧下部导坑④开挖，初期支护；步骤五，中间上部导坑⑤开挖，初期支护；步骤六，中间下部导坑⑥开挖，初期支护；步骤七，拆除支撑，敷设仰拱防水层，浇筑仰拱混凝土⑦；步骤八，敷设防水层，浇筑隧道拱、墙二次衬砌及内部结构⑧。

上述的双侧壁导坑法施工中，中隔壁大多采用工字钢+喷射砼形成，侧壁为弧形，刚度小，支撑点未撑在拱顶变形最大处，即拱顶中心处，拱部变形大；侧壁仅能被动受力，无法施加预应力，对变形进行主动控制；开挖过程中，拱顶围岩应力状态发生多次改变有可能引起最终较大的变形量；仰拱施工和拱墙施工均需拆除中隔壁，纵向拆撑段长度大，安全性差；侧壁紧贴岩土面，爆破对侧壁的破坏难以避免，存在较大安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种大断面暗挖隧道竖向预应力钢管支撑结构，解决现有技术中存在的安全性差的问题，达到提高施工安全性、加快进度、缩短工期的目的。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种大断面暗挖隧道竖向预应力钢管支撑结构，其特征在于：包括开设在仰拱中心处的下部小导洞、开设在下部小导洞正上方的上部小导洞、以及连通上部小导洞与下部小导洞的竖向通道，在所述的下部小导洞设置有条形基础，在上部小导洞顶部形成拱部初期支护层，还包括穿过竖向通道的钢管支撑，钢管支撑的顶端为固定端且通过型钢纵梁作用在拱部初期支护层上，钢管支撑底部为活络端并安装在条形基础上。本实用新型的支护结构用于大断面的暗挖隧道，上部小导洞和下部小导洞位于整个隧道断面的中心线上，在下部小导洞底部浇筑形成的条形基础作为整个竖向支撑系统的受力基础和安装台座，通过竖向开挖的竖向通道将上部小导洞和下部小导洞连通，并作为钢管支撑的安装空间，钢管支撑穿过人工挖孔并顶在型钢纵梁的下方，钢管支撑顶端为固定端，与型钢纵梁固定连接，其底部为活络端，坐落于条形基础上，活络端设置千斤顶施加预应力，通过钢管支撑、型钢纵梁传递给隧道拱顶。

在所述条形基础下还设置有用于加固基础的树根桩。在地基承载力不满足受力要求的情况下，在条形基础下设置有用于加固地基的树根桩，在条形基础施工前，在下部小导洞内先施工树根桩来进行地基加固，以提高地基承载力。

在所述下部小导洞侧壁和顶部浇筑有下部初期支护层；在上部小导洞侧壁浇筑有上部初期支护层。为了提高施工的安全性，当岩土较为松散时，需要在上部小导洞的侧壁喷射混凝土形成上导洞支护层，在下部小导洞侧壁和顶部喷射混凝土形成下导洞支护层，以此来提高安全性能。

还包括安装在上部小导洞顶部的锚杆，锚杆的底部连接形成U形构件将型钢纵梁固定在上部小导洞的顶部。在型钢纵梁的两侧分别设置锚杆，锚杆钉入到隧道顶部的岩土中固定，其底部连接形成U字型结构，U字型结构的底部支撑在型钢纵梁的底部，给型钢纵梁向上的拉力。

在所述的竖向通道侧壁上喷射有混凝土形成护壁。护壁的结构可以保持竖向通道的畅通，避免竖向通道侧壁垮塌。

一种大断面暗挖隧道竖向预应力钢管支撑的施工工艺，按照如下步骤依次进行：

（a）施工仰拱中心处下部小导洞，初期支护，在下部小导洞侧壁和顶部进行浇筑形成下部初期支护层，在下部小导洞底部安装条形基础；

（b）施工拱部中心处上部小导洞，初期支护，在上部小导洞侧壁进行浇筑形成上部初期支护层，在上部小导洞顶部形成拱部初期支护层，在上部小导洞顶部安装锚杆，安装型钢纵梁，用锚杆将型钢纵梁悬挂固定在上部小导洞的拱部；

（c）施工竖向通道，并在竖向通道内安装钢管支撑，在钢管支撑的顶端固定安装固定端并顶在型钢纵梁上，钢管支撑的底部为活络端并安装在条形基础上，采用千斤顶通过钢管支撑、型钢纵梁向隧道顶部施加预应力；

（d）导坑左上部开挖，初期支护和临时仰拱，同时施工型钢横撑；

（e）导坑右上部开挖，初期支护和临时仰拱，同时施工型钢横撑；

（f）导坑左下部开挖，初期支护，施工型钢连梁；

（g）导坑右下部开挖，初期支护；

（h）铺设仰拱防水层，浇筑条形基础左、右两侧的侧仰拱混凝土，形成整体仰拱；

（i）拆除钢管支撑、型钢横撑、以及拱部型钢纵梁，敷设拱墙防水层，浇筑隧道拱、墙的二次衬砌及内部结构。