[实用新型]一种两台阶带仰拱快速封闭隧道支护结构

说明书

本实用新型提供一种两台阶带仰拱快速封闭隧道支护结构,由外至内包括第一层初期支护、第二层初期支护、防水层、二次衬砌，第一层初期支护包括第一层初期上台阶支护和第一层初期下台阶支护；第一层初期上台阶支护包括第一上台阶钢拱架，第一层初期下台阶支护包括第一下台阶钢拱架，第一上台阶钢拱架和第一下台阶钢拱架首尾连接形成封闭环形；第二层初期支护包括第二层初期上台阶支护和第二层初期下台阶支护，第二层初期上台阶支护包括第二上台阶钢拱架，第二层初期下台阶支护包括第二下台阶钢拱架，第二上台阶钢拱架和第二下台阶钢拱架首尾连接形成封闭环形。本实用新型能降低施工过程中的安全风险，既安全、又快速。

技术领域

本实用新型涉及隧道施工技术领域，具体是涉及一种两台阶带仰拱快速封闭隧道支护结构。

背景技术

隧道是一种修建在地下的工程结构物，被广泛地应用于交通、矿山、水利及国防等领域。目前的隧道，通常采用新奥法施工，支护结构为复合式衬砌结构，沿隧道环向包括拱顶、仰拱及两侧边墙，沿隧道径向包括外侧的初期支护、内侧的二次衬砌以及位于初期支护和二次衬砌之间的防水层。

随着我国西南地区隧道与地下工程的飞速发展，山岭铁路隧道和特长隧道逐步增多，穿越高地应力、软弱围岩等隧道施工区段也相应增长。由于高地应力、软岩大变形隧道在施工过程中极其不易控制，在施工过程中，稍有不慎，极易发现变形和塌方灾害，而且在隧道结构设计和后期维护方面也同样会产生一些难以解决的问题。在深埋挤压性软岩中修建隧道一般有两种做法：“以刚克刚”和“以柔克刚”。“以刚克刚”是开挖后立即设置强大的刚性支护，以此抵抗强大的地层挤压力；“以柔克刚”是开挖后先设置柔性支护，允许地层有一定程度变形，以此释放地应力后再设置刚性支护。对于这两支护理念，其对应的技术手段主要有：强大围岩预加固、初期支护重型钢架并尽早施作二次衬砌等对应的“刚性支护”，采用可缩钢架、让压锚杆、超前导洞应力释放等对应的“柔性支护”。显然，后者符合新奥法原理。但这里所说的“刚”和“柔”是两个相对的概念，“刚”意在最大限度的抵抗开挖卸荷后的地层压力，“柔”意在合理的释放围岩变形，减少作用在支护结构上的力，但“柔”的前提是保证支护结构不失效，一旦失效就会发生变形和塌方灾害。现有技术中的支护结构采用直接密贴隧道通道表面建立刚性初期支护的方式，使得在隧道通道外围的岩层中的高应力作用下，经常造成初期支护中混凝土开裂、剥落，及钢拱架扭曲变形；钢拱架的变形会侵占下一步二次衬砌的空间，造成无法继续实施二次衬砌，从而不得不拆掉已建的刚性初期支护、重新建立新的刚性初期支护。这样不仅使工程成本和施工风险大幅增加，还会大大延长施工周期。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种两台阶带仰拱快速封闭隧道支护结构。

为了实现上述的目的，本实用新型提供的一种两台阶带仰拱快速封闭隧道支护结构，沿隧道环向包括顶部的拱顶、底部的仰拱和两侧边墙，沿隧道径向包括外层的第一层初期支护、内层的二次衬砌以及设置在第一层初期支护和二次衬砌之间的防水层，所述防水层包括土工布和防水板；第一层初期支护包括第一层初期上台阶支护和第一层初期下台阶支护；第一层初期上台阶支护包括第一上台阶钢拱架，第一层初期下台阶支护包括第一下台阶钢拱架，第一上台阶钢拱架和第一下台阶钢拱架首尾连接形成封闭环形；支护结构还包括设置在第一层初期支护和防水层之间的第二层初期支护，第二层初期支护沿隧道径向设置；第二层初期支护包括第二层初期上台阶支护和第二层初期下台阶支护，第二层初期上台阶支护包括第二上台阶钢拱架，第二层初期下台阶支护包括第二下台阶钢拱架，第二上台阶钢拱架和第二下台阶钢拱架首尾连接形成封闭环形。

由上述方案可见，通过第一初期支护和第二层初期支护的配合，可有效改善隧道内周应力分布和减少围岩破碎范围的发展，能有效解决高地应力、软岩大变形等不良地质条件对隧道机械化施工方法的局限性，大大降低隧道施工过程中的安全风险，既安全、又快速、又经济合理。