专利名称：：高速铁路超大断面黄土隧道初期支护构造的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及一种高速铁路隧道，特别涉及高速铁路超大断面黄土隧道初期支护构造。
背景技术：
：郑州至西安铁路客运专线，线路全长458.8km，是我国在黄土地区新建的运营速度为350km/h的第一条铁路客运专线。全线隧道共计38座，总长约77km，其中黄土隧道总长50km。该客运专线隧道内铺设无砟轨道，要求隧道内线路有高度的平顺性，工后沉降要求不大于15mm，不同结构物间的差异沉降不应大于5mm，沉降控制标准高，必须采用有效的衬砌结构，避免因为运营期间基底受扰动后产生较大的工后沉降。郑西客运专线黄土隧道原施工图系统锚杆设计方案如下拱部(距离内轨面470cm以上部分)系统锚杆采用药包锚杆，锚杆长2.5m，边墙采用普通砂桨锚杆，锚杆长IV级黄土3.5m、V级黄土4.Om。锚杆间距1.OmX1.Om(环X纵)。锚杆尾端均应配有垫板、螺母。每隧道延米拱部系统锚杆数量IV级黄土36.25m/14.5根、V级黄土38.75m/15.5根。初期支护构造的参数见下表<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>由此可知，现有大断面黄土隧道初期支护构造在结构上由封闭黄土围岩的喷射混凝土外衬和布设在拱部土体内的拱部系统锚杆、边墙土体内的边墙系统锚杆构成，拱部系统锚杆、边墙系统锚杆的作用是改善初期支护受力，增强土体的稳定性。该构造形式存在如下两方面的不足(l)拱部系统锚杆施工困难，锚杆孔灌浆难保证质量，施作不好反倒破坏了隧道周围土体的整体性；(2)施作拱部系统锚杆所需时间较长，如郑西客专黄土隧道施作拱部系统锚杆需要时间至少2小时。黄土隧道初期支护下沉较大，控制不好就会侵限，而控制初期支护下沉最有效的措施是初期支护仰拱的尽快封闭。由于施工拱部系统锚杆需时较长，初期支护仰拱封闭时间延长，最终导致初期支护下沉偏大。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高速铁路超大断面黄土隧道初期支护构造，不仅能有效地控制初期支护的下沉量，而且有利于降低工程建设投资。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是本实用新型高速铁路超大断面黄土隧道初期支护构造，包括封闭黄土围岩的外衬，外衬由拱部段、边墙段、仰拱段构成。其特征是边墙段外的土体内布设有边墙系统锚杆。本实用新型的有益效果是，与现有初期支护构造相比较，取消了拱部系统锚杆，使仰拱初期支护能够尽快闭合，简化了施工，从而有效地控制了初期支护下沉量，同时能保证施工安全；既能方便施工、又能保证施工及运营安全，并节省大量投资，具有广泛的推广应用前景。本说明书包括如下一幅附图图1是本实用新型高速铁路超大断面黄土隧道初期支护构造的断面示意图。图中示出构件、部位名称及所对应的标记拱部段11、边墙段12、边墙系统锚杆12a、仰拱段13。具体实施方式以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。参照图l，本实用新型的高速铁路超大断面黄土隧道初期支护构造，包括封闭黄土围岩的外衬，外衬由拱部段11、边墙段12、仰拱段13构成。边墙段12外的土体内布设有边墙系统锚杆12a。与现有初期支护构造相比较，取消了拱部系统锚杆，使仰拱初期支护尽快闭合，能有效地控制初期支护下沉量，同时能保证施工安全。简化了初期支护施工，方便施工。取消拱部系统锚杆，按郑西客运专线原设计拱部锚杆每根2.5m长，则每延米隧道可节省投资1160元。所述边墙系统锚杆12a可优选采用普浆锚杆，锚杆长3.5m(IV级黄土)4.0m(V级黄土)，呈梅花型布设，锚杆间距1.0mX1.0m。申请人:分别选取郑西客运专线贺家庄隧道和函谷关隧道作为试验对象，试验内容包括有无锚杆段各设四个位移量测断面，进行了拱顶绝对下沉量测，拱脚绝对下沉量测，各台阶绝对水平收敛量测；有无锚杆段各设两个围岩压力量测断面，进行了围岩和初期支护间接触压力的量测；有无锚杆段各设两个应力量测断面，进行了初期支护钢支撑应力量测；对设置锚杆段进行了锚杆轴力量测。现场对比试验历时数月，量测了每个开挖步的位移和应力，得到大量的量测数据，通过对量测数据进行统计分析，得到有、无锚杆试验段的变形、应力、围岩压力随施工步的变化规律，并对试验段的各量测项目数据进行对比分析。试验所取得的结果如下1.有拱部系统锚杆试验段初期支护的拱顶沉降在仰拱封闭时平均值为57mm，最终平均值为68.5mm;无拱部系统锚杆试验段初期支护的拱顶沉降在仰拱封闭时平均值为31mm，最终平均值为40.3mm。即有拱部系统锚杆试验段的拱顶沉降值是无拱部系统锚杆试验段的1.7倍左右。分析原因主要为由于拱部系统锚杆施工需要时间较长，仰拱不能及时闭合；或施工锚杆时对围岩有扰动，因此有拱部系统锚杆断面初期支护下沉较无拱部系统锚杆大。2.有拱部系统锚杆试验段拱脚相对收敛为-28-42咖，无拱部系统锚杆试验段拱脚相对收敛为-22-36mm，前者略大于后者。有拱部系统锚杆试验段边墙相对收4敛-22-30111111，无拱部系统锚杆试验段边墙相对收敛-17_21111111，前者略大于后者。即有无拱部系统锚杆对初期支护水平收敛影响不大。3.有拱部系统锚杆试验段拱部锚杆基本受压，边墙锚杆基本受拉，但量值均较小(一般不超过12kN)。边墙受拉锚杆的最大轴力出现在第一个测点(距离隧道壁面40cm)，向围岩方向锚杆拉应力迅速减小。可见，拱部锚杆起的作用不大。郑西客运专线全线已经取消拱部系统锚杆的黄土隧道长度为3142m，共取消拱部系统锚杆11.4万米。从施工情况来看，取消拱部系统锚杆既能方便施工、又能保证施工及运营安全，并节省大量投资，具有广泛的推广应用前景。以上所述只是用图解说明本实用新型高速铁路超大断面黄土隧道初期支护构造的一些原理，并非是要将本实用新型局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本实用新型所申请的专利范围。权利要求高速铁路超大断面黄土隧道初期支护构造，包括封闭黄土围岩的外衬，外衬由拱部段(11)、边墙段(12)、仰拱段(13)构成，其特征是所述边墙段(12)外的土体内布设有边墙系统锚杆(12a)。2.如权利要求1所述高速铁路超大断面黄土隧道初期支护构造，其特征是所述边墙系统锚杆(12a)采用砂浆锚杆，锚杆长3.5m4.0m，呈梅花型布设，锚杆间距1.OmX1.0m。专利摘要本实用新型公开了一种高速铁路超大断面黄土隧道初期支护构造，旨在有效地控制初期支护的下沉量，并降低工程建设投资。它包括封闭黄土围岩的外衬，外衬由拱部段(11)、边墙段(12)、仰拱段(13)构成，所述边墙段(12)外的土体内布设有边墙系统锚杆(12a)。本实用新型的有益效果是，与现有初期支护构造相比较，取消了拱部系统锚杆，使仰拱初期支护能够尽快闭合，简化了施工，从而有效地控制了初期支护下沉量，同时能保证施工安全；既能方便施工、又能保证施工及运营安全，并节省大量投资，具有广泛的推广应用前景。文档编号E21D21/00GK201460905SQ200920082119公开日2010年5月12日申请日期2009年6月29日优先权日2009年6月29日发明者原郭兵,喻渝,张雪才,朱颖,杨建民,王明年,罗禄森,谭忠盛,赵辉雄,邱柏川,郭军,霍玉华申请人:中铁二院工程集团有限责任公司