[发明专利]预防隧道沉降变形的支护结构及其构建方法

权利要求书

1.预防隧道沉降变形的支护结构，其特征在于：

包括隧道内环状的永久钢拱架（21），永久钢拱架（21）沿隧道纵向由平行的多环变截面单元组成，纵剖面呈锯齿状；

永久钢拱架（21）拱部上方均匀布置有长管棚（11）；

永久钢拱架（21）两侧边墙外均匀布置有注浆小导管（13）。

2.根据权利要求1所述的预防隧道沉降变形的支护结构，其特征在于：

永久钢拱架（21）为工字钢或者H型钢；

每环永久钢拱架（21）纵向上仰，形成变截面单元；

长管棚（11）起始于每环永久钢拱架（21）的尾部打设，外插角与永久钢拱架（21）纵向仰角一致，纵向长度为两环永久钢拱架（21）的纵向长度。

3.根据权利要求2所述的预防隧道沉降变形的支护结构，其特征在于：

永久钢拱架（21）上对称布置有两道纵向托梁（31），位于永久钢拱架（21）拱部两侧底端；

每道纵向托梁（31）由多段槽钢通过纵向托梁连接钢板（32）焊接组成；

每段槽钢与对应位置的单榀钢拱架通过螺栓固定连接。

4.根据权利要求3所述的预防隧道沉降变形的支护结构，其特征在于：

隧道内开挖分为上台阶左导洞（1）、上台阶右导洞（2）、下台阶左导洞（3）和下台阶右导洞（4），每区分界处设置临时钢拱架（22），包括横撑和竖撑；

临时钢拱架（22）为工字钢或者H型钢。

5.根据权利要求4所述的预防隧道沉降变形的支护结构，其特征在于：

临时钢拱架（22）之间和临时钢拱架（22）与永久钢拱架（21）之间的交接处设置有斜向的钢拱架加劲肋（23）；

钢拱架加劲肋（23）为工字钢或者H型钢。

6.根据权利要求5所述的预防隧道沉降变形的支护结构，其特征在于：

注浆小导管（13）呈辐射状布置于永久钢拱架（21）两侧边墙外，位于相邻两榀钢拱架之间，纵向间距为两倍钢拱架的设计间距。

7.根据权利要求6所述的预防隧道沉降变形的支护结构，其特征在于：

永久钢拱架（21）拱部两侧底端对称打设有锁脚锚杆（12）。

8.预防隧道沉降变形的支护结构的构建方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

步骤一：施做上台阶左导洞（1）拱部的长管棚（11），管棚长度为两个变截面单元的纵向长度；

步骤二：进行上台阶左导洞（1）开挖及支护直至完成一个变截面单元；

支护内容包括喷射混凝土、挂钢筋网，还包括该区域永久钢拱架（21）、临时钢拱架（22）、钢拱架加劲肋（23）、纵向托梁（31）的安装以及锁脚锚杆（12）的打设；

步骤三：重复步骤一和二，直至上台阶左导洞（1）完成七个变截面单元；

步骤四：施做上台阶右导洞（2）拱部的长管棚（11）；

步骤五：进行上台阶右导洞（2）开挖及支护直至完成一个变截面单元；

支护内容包括喷射混凝土、挂钢筋网，还包括该区域永久钢拱架（21）、临时钢拱架（22）、钢拱架加劲肋（23）、纵向托梁（31）的安装以及锁脚锚杆（12）的打设；

步骤六：重复步骤四和五，直至上台阶右导洞（2）完成三个变截面单元；

步骤七：进行下台阶左导洞（3）开挖及支护直至完成两个变截面单元；

支护内容包括喷射混凝土、挂钢筋网，安装该区域永久钢拱架（21）、临时钢拱架（22）和钢拱架加劲肋（23），还包括实施边墙的注浆小导管（13）；

步骤八：进行下台阶右导洞（4）开挖及支护直至完成一个变截面单元；

支护内容包括喷射混凝土、挂钢筋网、安装该区域永久钢拱架（21），还包括实施边墙的注浆小导管（13）；

步骤九：在保持上台阶左导洞（1）、上台阶右导洞（2）、下台阶左导洞（3）和下台阶右导洞（4）各个导洞掌子面之间纵向距离不变的情况下，即上台阶左导洞（1）、上台阶右导洞（2）之间保持四个变截面单元，上台阶左导洞（1）、下台阶左导洞（3）之间保持五个变截面单元，上台阶左导洞（1）、下台阶右导洞（4）之间保持六个变截面单元，重复前述步骤进行四个导洞的管棚、开挖及支护施工；

步骤十：待永久钢拱架（21）封闭成环、且变形稳定之后拆除临时钢拱架，并按照先拆除横撑、后拆除竖撑的顺序进行，之后进行仰拱、衬砌施工。