[发明专利]一种水工隧洞开挖支护结构及施工方法

说明书

本发明公开了一种水工隧洞开挖支护结构，包括大管棚，隧洞地势高一侧沿隧洞延伸方向设置有钻孔锚固桩，隧洞的洞口两侧设置有钻孔锚固桩，拱形的导向墙两端设置在隧洞的洞口两侧的钻孔锚固桩上，导向墙上设置有多个导向钢管，钢花管穿过导向钢管设置在隧洞开挖轮廓线外，小导管锚设在隧洞拱顶部，小导管朝隧洞前进方向与隧洞轴线呈设定外插角，小导管的外露端支撑在钢拱架上。本发明还公开了一种水工隧洞开挖支护结构的施工方法，本发明不用将地质条件较差的隧洞段大开挖，减少因明挖施工对自然环境的破坏，解决隧洞侧向山体偏压导致开挖隧洞时发生横向滑塌问题，避免人为地质灾害的发生，不影响隧洞施工区域其他施工作业及人们的生产生活。

技术领域

本发明属于水利水电工程洞室施工技术领域，具体涉及一种水工隧洞开挖支护结构，还涉及一种水工隧洞开挖支护结构的施工方法。

背景技术

在水利水电工程隧洞施工过程中，工程地质条件对隧洞开挖方案影响较大，其中围岩稳定性、围岩岩石强度、岩体完整程度、地下水等因素直接决定隧洞开挖工艺、施工进度及支护类型，特别是遇到Ⅴ类围岩，山体偏压，隧洞开挖断面部分为基岩、部分为覆盖层等系列施工问题时，常规的喷锚支护、构架支护已不能保证施工进度和施工安全。

隧洞施工区域有时因生态环境、风景名胜保护等原因不允许进行大开挖施工，有时因交通运输、生产生活等人类活动没有大开挖施工条件，设计方案不得不采用隧洞形式时，设计合理有效、安全经济的开挖方案尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种水工隧洞开挖支护结构，还提供一种水工隧洞开挖支护结构的施工方法，解决隧洞开挖过程中因遇不良地层、滑坡体、山体偏压、隧洞开挖断面下部为基岩及中上部为覆盖层等系列原因可能造成开挖断面地层失稳的施工技术难题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种水工隧洞开挖支护结构，包括大管棚，隧洞地势高一侧沿隧洞延伸方向设置有钻孔锚固桩，隧洞的洞口两侧设置有钻孔锚固桩，拱形的导向墙两端设置在隧洞的洞口两侧的钻孔锚固桩上，导向墙上设置有多个导向钢管，大管棚包括钢花管，钢花管穿过导向钢管设置在隧洞开挖轮廓线外，小导管锚设在隧洞拱顶部，小导管朝隧洞前进方向与隧洞轴线呈设定外插角，小导管的外露端支撑在钢拱架上，钢拱架和对应的多个小导管构成开挖支护结构，开挖支护结构沿隧洞方向间隔设置，隧洞内壁设置有挂网喷射砼支护，隧洞内设置有城门洞型二次衬砌，钢花管内设置钢筋笼。

如上所述钢花管由不同长度的管节由丝扣连接组成，钢花管的环向间距40cm，钢花管穿过导向钢管设置在隧洞开挖轮廓线外50cm处，钢花管在隧洞拱部160°范围布置，钢花管的外插角与水平面角度为2°且与隧洞底板面角度为1°。

如上所述小导管锚设在隧洞拱顶部160°范围，小导管朝隧洞前进方向与隧洞轴线呈10°外插角，小导管的环向间距为40cm，相邻的开挖支护结构的小导管之间的搭接长度不小于1.0m。

如上所述钢拱架包括多段钢拱架工字钢，每段钢拱架工字钢的拱端对应的隧洞均布设有小导管作为锁脚锚杆，锁脚锚杆外露部分对折90°与隧洞内水流方向平行。

一种水工隧洞开挖支护结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤1、在隧洞地势高一侧沿隧洞延伸方向设置有钻孔锚固桩，隧洞的洞口两侧设置钻孔锚固桩的骨架；

步骤2、施工导向墙的导向墙钢架，导向墙钢架的两端焊接在洞口两侧的钻孔锚固桩的骨架上，将各个导向钢管与导向墙钢架焊接，导向钢管的外插角与水平面角度为2°，导向钢管与隧洞底板面角度为1°，施工导向墙模板和隧洞的洞口两侧的钻孔锚固桩模板，喷射砼并洒水养护形成导向墙和洞口两侧的钻孔锚固桩；