[实用新型]一种大断面极软弱围岩隧道全断面让压支护结构

说明书

技术领域

本实用新型属于大断面软弱围岩支护技术领域，具体涉及一种大断面极软弱围岩隧道全断面让压支护结构。

背景技术

新世纪伴随着我国基础设施事业的快速发展，公路工程、铁路工程以及地下工程等获得了前所未有的发展机遇，导致大量长大、深埋隧道工程逐渐出现并增加。隧道穿越高地应力区、断层及遇到软弱围岩时，常产生软弱围岩大变形,如岩爆、垮塌、冒顶、底鼓、片帮、等相关地质灾害，影响人类生产、生活活动。现有的软弱围岩支护结构包括初期支护、缓冲层和二次衬砌，在实际施工中，围岩过于软弱，在地质活动较为频繁或者水文条件不利于施工的情况下，初期支护往往难以保证围岩的整体性，发生较大的变形，甚至超过缓冲层的缓冲极限，而且缓冲层的材料往往具有一定成本。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种大断面极软弱围岩隧道全断面让压支护结构，其在锚固结构中将锚索和锚杆相结合使用，扩大了锚固范围，并且有效减弱围岩扰动和变形，还设置有泡沫混凝土层，不仅增大了缓冲极限，而且有效降低施工成本。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种大断面极软弱围岩隧道全断面让压支护结构，其特征在于：包括依次对隧道进行支护的初期支护结构、让压层和二次衬砌，所述让压层为泡沫混凝土层；所述初期支护结构包括锚固结构、多环沿隧道长度方向对隧道进行全断面支撑的拱架和喷射在隧道洞内壁上的初喷砼层，所述锚固结构包括多个分别部设在多环拱架外部的锚固单元，多环所述拱架均位于所述初喷砼层内，每环所述拱架包括拱墙支架和位于拱墙支架正下方的仰拱支架，所述拱墙支架与所述仰拱支架闭合成一体，每环所述拱架上均设置有一个锚固单元，所述锚固单元包括设置在所述拱墙支架上的拱墙锚固单元和设置在所述仰拱支架上的底部锚固单元；每环所述拱架和设置在该拱架上的锚固单元均布设在同一隧道断面上；

所述拱墙锚固单元包括两组分别对称布设在隧道两侧边墙的第二锚杆和五根布设在隧道拱部的第一锚索，每根所述第一锚索的两侧分别布设有一根第一锚杆，五根所述第一锚索包括一根设置在拱顶中部的第一中央锚索、两根对称设置在所述第一中央锚索两侧的第一侧部锚索和两根对称设置在所述第一中央锚索两侧的第一加强锚索，所述第一加强锚索位于第一中央锚索与第一侧部锚索之间，所述第二锚杆的数量至少为两个，所述第二锚杆与水平线的夹角α＝0°～20°；

所述隧道底部锚固单元包括第二锚索和第三锚杆，所述第二锚索的数量为五个，相邻两个所述第二锚索之间均设置有至少两根第三锚杆，五个所述第二锚索由设置在仰拱中部的第二中央锚索、对称设置在两拱脚位置处的第二拱脚锚索和对称设置在所述第二中央锚索两侧的第二加强锚索，所述第二加强锚索位于第二中央锚索与第二拱脚锚索之间；

每个所述拱架上设置有用于设置所述第一锚索、第二锚索、第一锚杆、第二锚杆和第三锚杆的预留孔。

上述的一种大断面极软弱围岩隧道全断面让压支护结构，其特征在于：所述第一锚索和第二锚索均为注浆锚索，所述第一锚杆、第二锚杆和第三锚杆均为注浆锚杆，所述注浆锚杆的直径其中，Q₁为注浆锚杆的设计锚固力，σ_t1为锚杆材料的抗拉强度；所述注浆锚索的直径其中，Q₂为注浆锚索的设计锚固力，σ_t2为锚索材料的抗拉强度；

相邻两个所述锚固单元的间距为A且其中，K为注浆锚杆的安全系数，K＝1.5～2.0；γ为隧道围岩岩体的重力密度；H为实际自然冒落拱高度，且其中，k为围岩残余碎胀系数；B为隧道宽度；f为隧道岩层坚固性系数；k_t为隧道岩层稳定性系数；c为隧道围岩地压破坏值，其中，h为隧道的高度；L为隧道横断面的周长；γ为隧道围岩岩体的重力密度；H_m为隧道的埋深；S为隧道的断面积；为隧道两帮岩体剪切滑动面上的摩擦角。

上述的一种大断面极软弱围岩隧道全断面让压支护结构，其特征在于：第一锚杆的长度为L₁＝l₁+h₂+l₂，其中，l₁为锚杆锚固段的长度，l₁＝0.1m～0.2m；l₂为锚杆外露段的长度，l₂＝0.3m～0.5m；h₂为隧道帮部发生有拉裂面滑动的巷帮单斜面剪切破坏时所形成的极限冒落拱的矢高，其中，a为隧道宽度的一半，b为隧道帮部滑动岩体的宽度，其中，h为隧道的高度；