[发明专利]一种裂隙岩体巨型跨度洞室支护结构及其施工方法

说明书

本发明公开了一种裂隙岩体巨型跨度洞室支护结构及其施工方法，支护结构包括：洞室表面柔性支护结构，设置在开挖面的拱部及边墙，包括钢纤维混凝土和钢筋网；岩体自承载拱结构，设置在洞室的拱部及边墙，包括普通砂浆锚杆、涨壳式预应力注浆锚杆和岩体；锁脚预应力锚索，设置在洞室拱脚部位；块体加固预应力锚索，设置在洞室不稳定块体范围内；以及树脂锚杆，设置在开挖后变形突变区域。本发明的支护结构手段丰富、范围全面、功能分明、承载能力强及经济性好，施工方法工艺简单、施工组织方便、步序衔接流畅及安全性高，可多层次调动岩体的自承载能力，对不稳定块体进行了加固，以使巨型跨度洞室达到稳定状态。

技术领域

本发明涉及隧道与地下工程设计与施工技术领域，尤其涉及一种裂隙岩体巨型跨度洞室支护结构及其施工方法。

背景技术

对于地下洞室，一般来说，开挖跨度在5～8.5m时为小跨度、8.5～12 m时为中等跨度、12～14m时为大跨度、14～16m时为特大跨度，当开挖跨度大于16m时为超大跨度。目前超大跨洞室的跨度主要集中在30m以下，跨度在30～40米的洞室在国内外已屈指可数。跨度超过40米的地下洞室可称做巨型跨度地下洞室，跨度的增加带来的风险也是巨大的，目前尚无巨型跨度的地下结构的理论修建体系，工程实例也较少，巨型跨度地下洞室修建风险大，极易造成塌方事故，具有以下特征：

1)跨度的增加导致上部岩体松动圈范围变大，极易造成拱顶坍塌和掉块；

2)跨度巨大，则洞室不可避免的会遇到裂隙、节理等情况，不良地质风险高；

3)洞室上方岩体被裂隙切割后会形成块体，对于巨型跨度洞室来说，块体的稳定性是决定洞室稳定的主要因素；

4)巨型跨度洞室开挖后形成的松动荷载巨大，单纯依靠支护结构去承受上部松动荷载是不现实的，必须要考虑岩体的自承载能力。

针对上述特征，现有的超大跨洞室支护结构存在以下不足：

1)现有超大跨洞室支护结构未考虑对不稳定块体的支护，无法保证不稳定块体的安全性；

2)现有超大跨洞室表层支护结构一般采用格栅钢架的形式，然而对于巨型跨度洞室，格栅钢架架立困难，节点薄弱，受力有限，无法满足巨型跨度地下洞室施工及安全要求；

3)现有超大跨洞室支护结构采取的锚杆形式单一，无法充分调动岩体的自承载能力；

4)现有超大跨洞室的施工及支护，多采用分部开挖，架设临时支撑的型式，这种支护型式受力转化复杂，节点处支护薄弱，操作困难，不适合巨型跨度洞室的建造；

5)现有超大跨洞室二次衬砌承受一定的岩体荷载，对于巨型跨度洞室来说，若衬砌承载则厚度巨大，会带来浇筑困难、造价高等问题。

对于巨型跨度地下洞室，常规的超大跨支护结构及理念是不可行且不经济的，因此巨型跨度洞室的支护结构需利用各种手段来调动岩体的自承载能力，且应加强对不稳定块体的支护，从而实现洞室施工期及运营期的稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种裂隙岩体巨型跨度洞室支护结构及其施工方法，支护结构手段丰富、范围全面、功能分明、承载能力强及经济性好，施工方法工艺简单、施工组织方便、步序衔接流畅及安全性高，可多层次调动岩体的自承载能力，对不稳定块体进行了加固，以使巨型跨度洞室达到稳定状态。

为实现上述目的，本发明的一种裂隙岩体巨型跨度洞室支护结构及其施工方法的具体技术方案为：

一种裂隙岩体巨型跨度洞室支护结构，包括：

洞室表面柔性支护结构，设置在开挖面的拱部及边墙，包括钢纤维混凝土和钢筋网；

岩体自承载拱结构，设置在洞室的拱部及边墙，包括普通砂浆锚杆、涨壳式预应力注浆锚杆和岩体；