[发明专利]岩质地层暗挖地下结构高边墙锚拉初支结构及施工方法

说明书

本发明属于隧道与地下工程设计与施工技术领域，尤其涉及一种岩质地层暗挖地下结构高边墙锚拉初支结构及施工方法，其特征在于：所述钢管桩表面和相邻钢管桩之间通过喷射混凝土面层封闭，所述钢管桩的顶部采用顶部圈梁纵向连接，所述顶部圈梁中包埋有圈梁压浆钢管，所述圈梁预应力锚索、钢管桩预应力锚索竖向设置，所述圈梁预应力锚索的一端安装于顶部圈梁上并通过圈梁固定件锁紧，所述钢管桩预应力锚索位于所述圈梁预应力锚索的下方，所述圈梁预应力锚索通过混凝土固定件固定于所述喷射混凝土面层上。本发明适用于软弱岩质地层大跨隧道和地下结构的直边墙初期支护结构，直边墙结构稳定，提高施工效率。

技术领域

本发明属于隧道与地下工程设计与施工技术领域，尤其涉及一种岩质地层暗挖地下结构高边墙锚拉初支结构及施工方法。

背景技术

随着经济建设和国防等事业的发展，能够满足不同功能的大空间地下结构的开发和应用在我国城市建设中不断增加，如地铁车站、地下厂房和人防工程等。

在岩质地层中修建大型地下结构，一般水平侧压力有限，为了便于使用、节省投资和施工方便，通常采用直边墙拱形断面结构。在围岩条件较好且为深埋条件下，暗挖采用新奥法施工，初期支护采用锚杆+喷射混凝土结构。但在城市复杂环境修建地铁车站和人防工程等大型地下结构时，受地质条件和埋深限制的影响，一般隧道或地下结构穿越的地层为全、强、中风化岩层，节理裂隙发育，围岩级别为IV～V级。一般地铁车站采用二层或者三层（换乘站）设计，直边墙的高度在8～15m，地下厂房等结构的直边墙高度可能达到30～40m。对于位于埋深较浅的软弱岩层中或者直边墙高度超过15m的大型地下结构，高直边墙的处理就是工程建设中的重点和难点部位，处置不当很容易引起诸如塌方、失稳等工程事故。

同时，由于隧道仍是处于岩质地层中，岩体的强度远大于土体，隧道直边墙开挖施工中还需采取爆破施工方法。因此，在高直边墙的结构型式和施工方案选择时，应立足保证安全的条件下，同时考虑施工效率和经济效益，尽量采用快速高效的施工方法。

对于软弱岩质地层中高边墙的地下结构，边墙支护结构一般采用格栅钢架或者型钢钢架结合喷射混凝土以及锚杆组成初期支护结构，目前常用的施工方法是浅埋暗挖法。在浅埋暗挖法中最适合高直边墙结构的施工方法无疑是台阶法，但受围岩条件、埋深和周边环境因素的影响，台阶法施工往往很难保证边墙岩体和结构稳定，且变形控制能力差。这时施工中主要采用交叉中隔壁（CRD）、双侧壁导坑法、中洞法和侧洞法等分步减跨的方法，这些施工方法都需要设置大量的横向和竖向临时支撑来实现分步减高减跨，隧道跨度较大时还需设置中隔墙。这样就造成废弃工程量显著加大，同时横向和竖向临时支撑的设置，严重影响了施工空间和施工进度，工效极低，不能实现大型机械化施工。而且，隧道下层以及后续爆破时之前上层的临时支撑很难保留，严重时还会由于爆破损坏临时支撑造成安全事故。

传统的直边墙采用钢架喷射混凝土结构，施工时需要根据每次开挖的高度进行接腿施工，每个台阶高度的开挖都有一个边墙底部悬空的工况，加大拱部结构和地层的沉降变形，而且存在一定的安全风险。同时，每个台阶边墙开挖后需要一定的时间架设格栅和进行喷射混凝土施工，不利于围岩和结构的快速封闭，施工工序也有一定的交叉。

发明内容

本发明结合浅埋岩石地层高直边墙结构的力学特点和复杂环境条件下严格的控制要求，为保证直边墙结构稳定，提高施工效率，提出一种岩质地层暗挖地下结构高边墙锚拉初支结构及施工方法，实现大型机械化进行岩石地层高边墙地下结构施工。