一種黃土隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種隧道支護(hù)參數(shù)，尤其是涉及一種黃土隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
【背景技術(shù)】 [0002] 中，黃土古稱"黃壤"，本源于土地之色，是一種第四紀(jì)沉積物，黃土在世 界上分布廣泛，全世界黃土和黃土狀土分布的總面積約1300萬平方公里，占陸地總面積的 9. 3%。我國又是世界上黃土分布面積最多的國家，分布面積達(dá)64萬平方公里，占我國國土 面積的6. 3%。在黃河中游地區(qū)，西起賀蘭山，東至太行山，北起長城，南至秦嶺幾乎全部被 黃土覆蓋，面積約27萬平方公里，是我國黃土主要的分布地區(qū)。
[0003] 黃土具有以下地質(zhì)特征：顏色以黃色、褐黃色為主，有時呈灰黃色；顆粒組成以粉 粒（0.05~0.005mm)為主，含量一般在60%以上，粒徑大于0.25mm的較少；用肉眼可見的 大空隙，較大空隙，一般在1. 〇mm左右；富含碳酸鹽類，存在斜節(jié)理，即構(gòu)造節(jié)理，垂直節(jié)理 發(fā)育。
[0004] 黃土的物理力學(xué)性質(zhì)常隨其成巖時代、成巖地區(qū)表現(xiàn)出一定的差異。一般新近堆 積黃土的干重度較小，空隙比較大，壓縮變形大，滲透性強(qiáng)，干燥狀態(tài)具有一定結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，浸 水飽和后結(jié)構(gòu)破壞，粘聚力迅速減小，且變化幅度大，呈現(xiàn)較強(qiáng)的濕陷性；晚更新世黃土的 物理力學(xué)性質(zhì)相似于新近堆積黃土，它們的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度均偏低且易變，受水濕影響大，是濕陷 性黃土的主要埋藏地層；中更新世黃土是黃土地層的主體，由黃土、古土壤層和鈣質(zhì)結(jié)核層 相間組成，質(zhì)地比較密實(shí)，容重大、壓縮性和滲透性均較小，無濕陷性或高壓下具有輕微濕 陷性，是良好的地基持力層；早更新世黃土地層較薄，為黃褐色，較之中更新世黃土更密實(shí)， 強(qiáng)度大，壓縮性小，無濕陷性，透水性也小。
[0005] 我國在黃土地區(qū)修筑了大量單、雙線鐵路和兩車道公路隧道，在修建過程中，隧道 支護(hù)參數(shù)的選取基本采用工程類比法，由于黃土隧道不同于一般隧道，從而出現(xiàn)過嚴(yán)重的 地表開裂、拱部沉降、襯砌變形，甚至塌方等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種黃土隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其 應(yīng)用于設(shè)計與施工，可以指導(dǎo)設(shè)計，降低施工難度，有利于保證施工安全和隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0008] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種黃土隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，首先，超前支護(hù)采用小導(dǎo) 管或管棚，以控制圍巖的前期位移；其次，初期支護(hù)采用噴、錨、網(wǎng)與鋼架聯(lián)合支護(hù)的結(jié)構(gòu)形 式，取消拱部系統(tǒng)錨桿；最后，二次襯砌支護(hù)采用高標(biāo)號模筑混凝土。
[0009] 上述方案中，初期支護(hù)時，設(shè)置臨時仰拱以控制圍巖變形。
[0010] 上述方案中，初期支護(hù)時，采用增設(shè)鎖腳錨桿以控制拱腳下沉。
[0011] 上述方案中，所述小導(dǎo)管為〇42mm的無縫鋼管，長度為3. 5~5m，環(huán)向間距30~ 40cm，搭接長度不小于lm。
[0012] 上述方案中，所述管棚采用〇89~159mm的鋼管，外插角為0~r，管棚搭接長 度不小于3m。
[0013] 上述方案中，所述二次襯砌采用先施工仰拱，拱墻襯砌一次澆注的方式進(jìn)行。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和效果如下：
[0015] 1、本發(fā)明基于黃土隧道圍巖變形規(guī)律，有針對性的提出了適合黃土隧道的支護(hù)結(jié) 構(gòu)設(shè)計參數(shù)。
[0016] 2、按此支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)施工既可以有效控制拱部沉降、地表下沉，保證隧道結(jié) 構(gòu)穩(wěn)定和施工安全，而且可以解決二次襯砌早期開裂的難題。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 本發(fā)明為一種黃土隧道的支護(hù)參數(shù)，具體步驟為：
[0018] 1、超前支護(hù)
[0019] (1)黃土隧道超前支護(hù)可采用小導(dǎo)管或管棚。
[0020] (2)小導(dǎo)管宜米用①42mm的無縫鋼管，長度宜為3. 5~5m，環(huán)向間距30~40cm， 搭接長度不小于lm。
[0021] (3)管棚宜采用〇89~159mm的鋼管，外插角宜為0~1°，管棚搭接長度不小于 3m〇
[0022] (4)隧道開挖掌子面自穩(wěn)能力差、易坍塌時，宜采用噴混凝土封閉或錨桿加固等措 施。
[0023] 2、初期支護(hù)
[0024] (1)初期支護(hù)應(yīng)采用噴、錨、網(wǎng)與鋼架聯(lián)合支護(hù)的結(jié)構(gòu)形式，拱部可不設(shè)置系統(tǒng)錨 桿。
[0025] (2)初期支護(hù)中可采用設(shè)置大拱腳、鎖腳錨桿（管）等措施控制拱腳下沉，必要時 可設(shè)置臨時仰拱以控制圍巖變形。鎖腳錨桿（管）支護(hù)參數(shù)可采用工程類比確定，當(dāng)無資 料時，可參照表1選用，并根據(jù)現(xiàn)場圍巖量測信息對支護(hù)參數(shù)作必要的調(diào)整。
[0026] 表1鎖腳銷桿（管）支護(hù)參數(shù)表
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種黃土隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于：首先，超前支護(hù)采用小導(dǎo)管或管 棚，以控制圍巖的前期位移；其次，初期支護(hù)采用噴、錨、網(wǎng)與鋼架聯(lián)合支護(hù)的結(jié)構(gòu)形式，取 消拱部系統(tǒng)錨桿；最后，二次襯砌支護(hù)采用高標(biāo)號模筑混凝土。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種黃土隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于：初期支護(hù) 時，設(shè)置臨時仰拱以控制圍巖變形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種黃土隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于：初期支護(hù) 時，采用增設(shè)鎖腳錨桿以控制拱腳下沉。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種黃土隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于：所述小導(dǎo) 管為? 42mm的無縫鋼管，長度為3. 5~5m，環(huán)向間距30~40cm，搭接長度不小于lm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種黃土隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于：所述管棚 采用(689~159mm的鋼管，外插角為0~1°，管棚搭接長度不小于3m。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種黃土隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于：所述二次 襯砌采用先施工仰拱，拱墻襯砌一次澆注的方式進(jìn)行。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種黃土隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其應(yīng)用于設(shè)計與施工，可以指導(dǎo)設(shè)計,降低施工難度，有利于保證施工安全和隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。本發(fā)明包括超前支護(hù)、初期支護(hù)和二次襯砌支護(hù)，超前支護(hù)采用小導(dǎo)管或管棚，以控制圍巖的前期位移；初期支護(hù)采用噴、錨、網(wǎng)與鋼架聯(lián)合支護(hù)的結(jié)構(gòu)形式，取消拱部系統(tǒng)錨桿，增設(shè)拱腳鎖腳錨桿(管)，必要時可設(shè)置臨時仰拱以控制圍巖變形；二次襯砌支護(hù)采用高標(biāo)號的模筑混凝土。
【IPC分類】E21D11-14, E21D11-00, E21D11-10, E21D20-00
【公開號】CN104806264
【申請?zhí)枴緾N201510144506
【發(fā)明人】陳建勛, 羅彥斌, 劉欽
【申請人】長安大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年3月30日