[发明专利]岩质地层超大跨隧洞高边坡洞口支护结构及其施工方法

说明书

本发明公开了一种岩质地层超大跨隧洞高边坡洞口支护结构及其施工方法，包括：仰坡地梁，为洞口支护体系外部受力结构；环向仰坡锚索，设置在洞口的边坡处，洞口段结构顶部岩石裂隙、破碎带形成的不稳定块体通过环向仰坡锚索将其固定于周边稳定块体上，或将不稳定块体串联形成稳定块体；竖向高强预应力钢索，设置在仰坡地梁的下放孔洞内，与环向仰坡锚索交叉设置；洞内系统锚杆或锚索，设置在顶部中洞的上方和顶部侧洞的上方。本发明实现对硬岩地层高边坡超大跨度地下结构快速安全地进洞施工，形成洞口边坡自稳加固体，避免洞口上部岩体形成滑裂面、不稳定块体或洞室范围顶部岩块楔形体因开挖而塌落的风险。

技术领域

本发明涉及地下工程领域，尤其涉及一种岩质地层超大跨隧洞高边坡洞口支护结构及其施工方法。

背景技术

中国是多山之国，据统计，山地、丘陵和高原的面积占全国土地总面积的69％，这些地区地层大都为岩石地层。全国平原地区岩石地层也广泛分布，粉细砂岩层主要分布于长江三角洲平原和苏北地区；细砂岩层主要分布于里下河和太湖地区；亚砂岩层是砂岩和砾石岩层之间的一类岩层，主要分布于长江三角洲平原区、黄泛区及沿海一带。

随着国家经济的发展，地下空间开发利用越来越受到重视，地下空间开发利用可以实现城市空间拓展，提高土地利用效率；可以拉动建设的科技需求，推动地下工程科技产业转型与技术进步；可以建立完善的地下防灾空间体系，强化国家抵抗灾害和战争的能力。

岩石地层超大跨度地下工程在洞口段面临跨度大、覆土薄等问题，加之节理裂隙等软弱构造带叠加情况，在施工过程中极易造成洞室坍塌，如何实现岩石地层中超大跨度地下工程洞口的安全快速施工的研究很少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种岩质地层超大跨隧洞高边坡洞口支护结构及其施工方法，实现对硬岩地层高边坡超大跨度地下结构快速安全地进洞施工，形成洞口边坡自稳加固体，避免洞口上部岩体形成滑裂面、不稳定块体或洞室范围顶部岩块楔形体因开挖而塌落的风险，避免开挖范围顶部不稳定块体因支护不当而导致洞口坍塌问题。

为实现上述目的，本发明的一种岩质地层超大跨隧洞高边坡洞口支护结构及其施工方法的具体技术方案为：

一种岩质地层超大跨隧洞高边坡洞口支护结构，包括：仰坡地梁，为洞口支护体系外部受力结构；环向仰坡锚索，设置在洞口的边坡处，洞口段结构顶部岩石裂隙、破碎带形成的不稳定块体通过环向仰坡锚索将其固定于周边稳定块体上，或将不稳定块体串联形成稳定块体；竖向高强预应力钢索，设置在仰坡地梁的下放孔洞内，与环向仰坡锚索交叉设置；以及洞内系统锚杆或锚索，设置在顶部中洞的上方和顶部侧洞的上方。

一种岩质地层超大跨隧洞高边坡洞口支护结构的施工方法，包括：

步骤一，将原状边坡分级开挖；

步骤二，在洞口边坡开挖过程中，施工环向仰坡锚索；

步骤三，在仰坡上施工竖向高强预应力钢索的钻孔；

步骤四，施工仰坡地梁，并预留竖向高强预应力钢索的下放孔洞；

步骤五，将洞口划分为顶部中洞、顶部侧洞、临时支撑岩体、侧洞下方土体、中洞与临时支撑岩体下方土体；

步骤六，开挖洞口段顶部中洞；

步骤七，开挖洞口段顶部侧洞；

步骤八，开挖临时支撑岩体，施工洞内系统锚杆和竖向高强预应力钢索；

步骤九，开挖侧洞下方土体和中洞与临时支撑岩体下方土体。

本发明的一种岩质地层超大跨隧洞高边坡洞口支护结构及其施工方法的优点在于：