一种软弱地层浅埋大断面隧道洞内有洞的支护结构的制作方法

1.本实用新型涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种软弱地层浅埋大断面隧道洞内有洞的支护结构。


背景技术：

2.随着城市的发展，地面道路已经不能满足日益增长的车辆交通，唯有修建地下道路来缓解。如何在交通主干道上建设地下道路是亟待解决的问题，特别是在地质条件较差的区域，如地下道路经过地层主要为杂填土及湿陷性黄土，隧道洞身范围、洞顶覆土、隧底以下土层，全部为不良地质。
3.发明人发现，隧道在初期支护施工时，存在以下问题：
4.1、隧道洞顶覆土地层较差，特别是隧道开挖拱顶范围内土体破碎，自稳性较差。隧道在开挖上台阶时，如果不预先对洞顶土体进行预加固，土体在开挖过程中极具造成坍塌，不能形成开挖轮廓，不具备开挖条件。
5.2、隧道地面范围内为城市主干道，不允许在地面进行预加固的条件。
6.3、隧道仰拱在软弱基础上，地基承载力不足，在隧道初期支护仰拱施工完成后，会产生明显沉降。最终沉降影响会传至地表，会引起地表发生明显沉降。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种软弱地层浅埋大断面隧道洞内有洞的支护结构，通过袖阀管、超前管棚、小导管等形成的支护结构，大大减少了隧道的整体地面沉降。
8.为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：
9.本实用新型的实施例提供了一种软弱地层浅埋大断面隧道洞内有洞的支护结构，包括：
10.在掌子面轮廓线与注浆加固外轮廓线之间区域内均匀设置的袖阀管；
11.在隧道洞身上台阶和下台阶分界处设置的超前管棚；
12.设置于下台阶底面的仰拱，所述仰拱的拱底与超前管棚之间固定有中拱架；仰拱两端分别与中拱架的上端固定连接有位于超前管棚下方的横拱架；
13.下台阶底面均匀设有用于对基底注浆的小导管。
14.作为进一步的实现方式，所述超前管棚水平设置，且具有多节。
15.作为进一步的实现方式，相邻节超前管棚之间通过丝扣连接。
16.作为进一步的实现方式，所述超前管棚一端设置止浆墙，袖阀管沿止浆墙表面呈梅花形布置。
17.作为进一步的实现方式，相邻袖阀管之间的纵横间距设置为0.5～1m。
18.作为进一步的实现方式，所述止浆墙采用格栅拱架挂网喷射混凝土。
19.作为进一步的实现方式，所述小导管沿竖直方向均匀设置。
20.作为进一步的实现方式，所述注浆加固外轮廓线与掌子面轮廓线同心设置。
21.作为进一步的实现方式，所述注浆加固外轮廓线与掌子面轮廓线之间的垂直距离为3.5～5.5m。
22.作为进一步的实现方式，所述超前管棚水平布置。
23.上述本实用新型的实施例的有益效果如下：
24.(1)本实用新型的一个或多个实施方式在袖阀管打设前施做止浆墙，采用格栅拱架延掌子面布置，并与隧道开挖支护的拱架连接，形成一个整体；在止浆墙的作用下，可以提高注浆压力，使注浆液能够与掌子面土体有效接触，形成浆液加固体。
25.(2)本实用新型的一个或多个实施方式的袖阀管注浆可以多次重复注浆，根据沉降监测情况，动态控制注浆频率、注浆量；由于上台阶有较大的施工空间，袖阀管打设纵横间距设置为0.5～1m，可以有效加固上台阶及隧道拱部土体。
26.(3)本实用新型的一个或多个实施方式利用开挖掌子面的有效空间，在洞内对上台阶土体进行预加固，加固稳定后，打设超前管棚预支护，先开挖下台阶，并对下台阶进行仰拱一下土体进行打设竖向小导管，进行地基加固；下台阶初期支护闭合后，待沉降速率稳定后，再进行上台阶开挖，最后隧道整个闭合成环，大大减少了隧道的整体地面沉降。
附图说明
27.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
28.图1是本实用新型根据一个或多个实施方式的支护结构示意图；
29.图2是本实用新型根据一个或多个实施方式的支护结构侧视图；
30.其中，1、掌子面轮廓线，2、注浆加固外轮廓线，3、袖阀管，4、小导管，5、止浆墙，6、超前管棚，7、仰拱，8、中拱架，9、横拱架。
具体实施方式
31.实施例一：
32.本实施例提供了一种软弱地层浅埋大断面隧道洞内有洞的支护结构，如图1和图2所示，包括袖阀管3、小导管4、止浆墙5、超前管棚6、仰拱7、中拱架8、横拱架9；袖阀管3均匀设置于隧道洞身的掌子面轮廓线1与注浆加固外轮廓线2之间的区域。
33.进一步的，袖阀管3平面布置为梅花形布置且纵横间距设置为0.5～1m。袖阀管3注浆可以多次重复注浆，根据沉降监测情况，动态控制注浆频率、注浆量。由于上台阶有较大的施工空间，袖阀管3打设纵横间距设置为0.5～1m，可以有效加固上台阶及隧道拱部土体。
34.进一步的，注浆加固外轮廓线2设于掌子面轮廓线1外侧，且掌子面轮廓线1与注浆加固外轮廓线2同心设置。在本实施例中，掌子面轮廓线1与注浆加固外轮廓线2之间的垂直距离为3.5～5.5m。优选地，所述垂直距离设置为5m。在隧道内，利用上台阶的有效空间，对上台阶及上台阶轮廓线外上述范围内的土体进行预加固，采用袖阀管3预注浆。
35.进一步的，所述超前管棚6设置于上台阶和下台阶分界处且水平设置，下台阶底面打设仰拱7，仰拱7的拱底与超前管棚6之间固定打设有中拱架8，仰拱7的两端部分别与中拱
架8的上端部固定连接有位于超前管棚6下方的横拱架9。下台阶底面竖向均匀打设有若干用于对基底注浆的小导管4。
36.袖阀管3打设前施做止浆墙5，如图2所示，止浆墙5位于超前管棚6一侧；采用格栅拱架延掌子面布置，并与隧道开挖支护的拱架连接，形成一个整体。在止浆墙5的作用下，可以提高注浆压力，使注浆液能够与掌子面土体有效接触，形成浆液加固体。
37.本实施例采用软弱地层浅埋大断面隧道洞内先加固下台阶后上台阶开挖支护方式，适用于城市已建成核心区，修建地下道路、综合管廊、电缆隧道等地下工程领域。
38.在隧道掘进施工过程中，如果隧道全断面位于软弱地层，按照常规施工顺序，先施工上台阶，再施工下台阶；上台阶土体不能得到有效加固，开挖过程中会造成地表沉降。在施工下台阶时，还会对上台阶造成二次扰动，引发隧道及地表整体沉降。
39.为了解决沉降问题，采取在隧道洞身范围内，先在洞身中间打设超前管棚，将原隧道洞身断面分割为上下两个半断面，形成两个独立的隧道洞身断面。先对上洞进行超前注浆加固，并对下洞进行开挖，同时进行隧道拱底地基加固处理。待上洞注浆加固效果达到后，再进行上洞开挖，并与下洞连接，形成整体隧道洞身断面；即为洞内有洞开挖工法。
40.本实施例采用“洞内有洞”的开挖模式，利用开挖掌子面的有效空间，在洞内对上台阶土体进行预加固，加固稳定后，打设超前管棚6预支护，先开挖下台阶，并对下台阶进行仰拱7以下土体打设竖向小导管4注浆进行地基加固。下台阶初期支护闭合后，稳定一段时间，待沉降速率稳定后，再进行上台阶开挖，最后隧道整个闭合成环，这样大大减少了隧道的整体地面沉降。
41.具体的，本实施例的施工步骤包括：
42.a、上台阶预加固：
43.先施做止浆墙5，采用格栅拱架挂网喷射c25砼，厚度为25cm，在掌子面轮廓线1与注浆加固外轮廓线2之间软弱地层区域内均匀打设袖阀管3，并注浆加固。
44.如图2所示，袖阀管3沿止浆墙5一侧表面呈梅花形均匀布置；在止浆墙5的作用下，可以提高注浆压力，使注浆液能够与掌子面土体有效接触，形成浆液加固体。
45.本实施例在隧道内利用上台阶的有效空间，对上台阶及上台阶轮廓线外设定范围内的土体进行预加固，采用袖阀管3预注浆。袖阀管3注浆可以多次重复注浆，根据沉降监测情况，动态控制注浆频率、注浆量。由于上台阶有较大的施工空间，袖阀管3打设纵横间距设置为0.5～1m，可以有效加固上台阶及隧道拱部土体。
46.b、打设超前管棚6：
47.在软弱地层内隧道洞身上台阶和下台阶分界处打设超前管棚6；超前管棚6采用自进式，分节段打设，相邻节超前管棚6之间采用丝扣连接；管棚打设后及时注浆。
48.进一步的，超前管棚6水平布置，其每节长度根据实际支护要求设置。在本实施例中，每节段长度为2.5m。
49.c、下台阶开挖：
50.下台阶底面打设仰拱7，并在下台阶底面竖向向下均匀打设小导管4并注浆加固；采用cd法分左右两幅开挖，开挖后及时架设分别与仰拱7两端固定连接的中拱架8和横拱架9。
51.d、上台阶开挖：
52.在下台阶无沉降后对上台阶开挖支护至隧道开挖闭合完成。
53.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。