一种地下工程的初期支护结构和施工结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种地下工程的初期支护结构和施工结构，所述初期支护结构包括：两个预导洞、横向管棚和管棚支撑。其中，两个预导洞分别位于待修建地下工程主体空间的横断面的上部两侧拐角处，是沿待修建地下工程主体空间的纵向方向开挖出来的；其中，预导洞的顶部高于待修建地下工程主体空间顶部；横向管棚由横穿待修建地下工程主体空间顶部的上方土体的若干根钢管组成；对于其中的一根钢管，该钢管是从一个预导洞内，沿待修建地下工程主体空间的横向方向，向另一个预导洞内打设的；管棚支撑位于横向管棚的钢管两端。应用本实用新型，可加快地下工程的初期支护结构的施工进度，进而缩短地下工程的施工工期。
【专利说明】一种地下工程的初期支护结构和施工结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及地下工程领域，尤其涉及一种地下工程的初期支护结构和施工结构。
【背景技术】
[0002]目前，在建筑物密集、交通繁忙的城市中心地区，采用明挖法施工地下工程必须拆迁大量的地层管网和地面建筑物，随着人们对环境保护的呼声越来越高及政府对环保的日益重视，既影响交通又不利于环境保护的明挖法不再适用。而暗挖法在施工时，不对地下工程上方的地面进行全部开挖，对周围环境影响较小，尤其适用于城区地下工程的修建。
[0003]管棚法作为一种重要的暗挖施工法在日本、美国及欧洲各国被广泛采用。如日本、美国、新加坡等国家应用管棚法施作穿越道路、铁路、机场等建筑结构下方的地下工程，都取得了不错的效果。同时，国内将管棚法用于大型城市地下工程的修建也有20余年的发展历史，也积累了一定的施工经验。
[0004]现有的管棚法用于地下工程的修建时，管棚通常是沿地下工程主体空间的纵向方向(或与纵向方向之间存在小角度)打设的，也就是管棚打设方向与地下工程主体空间的延伸方向一致。例如，图1示出了现有的管棚的打设方向的示意图。但这种沿纵向方向打设的管棚结构(简称为纵向管棚)，往往只是作为地下工程的初期支护的先导辅助措施，或者只是作为地下工程的超前初期支护结构，主要起到在形成地下工程的初期支护前防止围岩坍塌的作用。因此，现有技术在打设纵向管棚的基础上，仍然需要采用在纵向管棚内架设格栅并加喷混凝土的初期支护结构，以解决地下工程施工的早期受力问题。然而，这种打设纵向管棚、架设格栅并加喷混凝土的初期支护结构的施工工序较多，导致施工进度较慢，进而使得地下工程的施工工期较长。
[0005]因此，有必要提供一种能够缩短施工工期的地下工程的初期支护结构的施工方法，并尤其适用于软土地层、软弱不均地层等大断面浅埋地下工程的安全、高效施工。
实用新型内容
[0006]针对上述现有技术存在的缺陷，本实用新型提供了一种地下工程的初期支护结构和施工结构，用以缩短施工工期。
[0007]本实用新型提供了一种地下工程的初期支护结构，包括:
[0008]两个预导洞，分别位于待修建地下工程主体空间的横断面的上部两侧拐角处，是沿所述待修建地下工程主体空间的纵向方向开挖出来的；所述预导洞的顶部高于所述待修建地下工程主体空间顶部；
[0009]横向管棚，由横穿所述待修建地下工程主体空间顶部的上方土体的若干根钢管组成；对于其中的一根钢管，该钢管是从一个预导洞内，沿所述待修建地下工程主体空间的横向方向，向另一个预导洞内打设的；
[0010]管棚支撑，位于所述横向管棚的钢管两端。
[0011]其中，所述横向管棚中的相邻钢管之间的距离I满足条件:D < I < Ifflax ；
[0012]其中，D为钢管的直径；1_为所述横向管棚中的相邻钢管之间的距离的最大值，且Imax满足如下公式1:
[0013]LJ + |l + 2tan 45。—苦--=(公式 I)
[0014]公式I中，Φ为钢管上方土体的内摩擦角；Y为钢管上方土体的重度；σ。为钢管
2c cosφ
上方土体的单轴抗压强度；其中，?=(丨—sin》)，C为钢管上方土体的黏聚力。
[0015]较佳地，所述管棚支撑具体包括:
[0016]回填于所述待修建地下工程主体结构的顶板与所述预导洞的顶部之间的空间中的钢筋混凝土结构；所述钢筋混凝土结构包裹所述横向管棚中钢管的两端，以对所述横向管棚中的钢管的两端进行支撑固定。
[0017]进一步，所述地下工程的初期支护结构，还包括:
[0018]钢筋混凝土梁，其沿所述纵向方向设置于所述预导洞的外侧壁底角处；其中，所述预导洞的底部高于所述待修建地下工程主体空间的底部；
[0019]锁脚锚杆，其打设于所述预导洞的外侧壁底角处，并向所述待修建地下工程主体空间外侧延伸。
[0020]进一步，所述地下工程的初期支护结构，还包括:
[0021]门式型钢支撑，其设于所述预导洞内，位于所述待修建地下工程主体结构的顶板下方，以支撑其上方的、所述待修建地下工程主体结构的顶板。
[0022]较佳地，所述地下工程的初期支护结构，还包括:打设于所述预导洞的外围的超前管棚和超前小导管。
[0023]本实用新型还提供了一种地下工程的施工结构，包括:
[0024]两个预导洞，分别位于待修建地下工程主体空间的横断面的上部两侧拐角处，是沿所述待修建地下工程主体空间的纵向方向开挖出来的；所述预导洞的顶部高于所述待修建地下工程主体空间顶部；
[0025]横向管棚，由横穿所述待修建地下工程主体空间顶部的上方土体的若干根钢管组成；对于其中的一根钢管，该钢管是从一个预导洞内，沿所述待修建地下工程主体空间的横向方向，向另一个预导洞内打设的；
[0026]管棚支撑，位于所述横向管棚的钢管两端；
[0027]钢管柱，设于待修建地下工程主体结构的顶板和底板之间，以支撑待修建地下工程主体结构的顶板；其中，所述待修建地下工程主体结构的顶板施作于所述待修建地下工程主体空间的顶部,所述待修建地下工程主体结构的底板施作于所述待修建地下工程主体空间的底部。
[0028]其中，所述横向管棚中的相邻钢管之间的距离I满足条件:D彡I彡Ifflax ；
[0029]其中，D为钢管的直径；1_为所述横向管棚中的相邻钢管之间的距离的最大值，且Imax满足如下公式1:
[0030]^max"+|1 +2 lan 1^45 I^Zmax f^ = 0， (公式 I)
[0031]公式I中，φ为钢管上方土体的内摩擦角；Y为钢管上方土体的重度；σ。为钢管
Ic cosφ
上方土体的单轴抗压强度；其中，A = (1—sin0，C为钢管上方土体的黏聚力。
[0032]较佳地，所述管棚支撑具体包括:
[0033]回填于所述待修建地下工程主体结构的顶板与所述预导洞的顶部之间的空间中的钢筋混凝土结构；所述钢筋混凝土结构包裹所述横向管棚中钢管的两端，以对所述横向管棚中的钢管的两端进行支撑固定。
[0034]进一步，所述地下工程的施工结构，还包括:
[0035]钢筋混凝土梁，其沿所述纵向方向设置于所述预导洞的外侧壁底角处；其中，所述预导洞的底部高于所述待修建地下工程主体空间的底部；
[0036]锁脚锚杆，其打设于所述预导洞的外侧壁底角处，并向所述待修建地下工程主体空间外侧延伸。
[0037]本实用新型的技术方案中，在地下工程主体空间的横断面的上部两侧拐角处分别开挖预导洞；从其中一个预导洞向另一个预导洞，打设横穿地下工程主体空间的上方土体的若干根钢管，组成横向管棚；之后，对横向管棚中钢管的两端进行支撑固定，防止横向管棚在垂直与地面的方向上的移动，从而形成地下工程的初期支护结构。由于本实用新型的初期支护结构的施工方法在两个预导洞的基础上，采用支撑固定的横向管棚作为地下工程的初期支护结构，充分利用了横向管棚中钢管的强度以及土体的自稳能力，从而与现有技术相比，本实用新型的初期支护结构的施工方法可明显减少地下工程的初期支护结构的施工工序，加快了施工进度，缩短了地下工程的施工工期；并且在形成初期支护结构过程中不必架设格栅并加喷混凝土，可节省建筑材料。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]图1为现有技术中管棚的打设方向的示意图；
[0039]图2a为本实用新型实施例的地下工程的初期支护结构的施工方法的示意图；
[0040]图2b为本实用新型实施例的地下工程的施工方法的示意图；
[0041]图3a、3b为本实用新型实施例的预导洞的开挖位置示意图；
[0042]图4为本实用新型实施例的地下工程的初期支护结构的示意图；
[0043]图5为本实用新型实施例的施作钢管柱的示意图；
[0044]图6为本实用新型实施例的施作上层的中跨及中跨的顶板的示意图；
[0045]图7为本实用新型实施例的施作上层的侧墙以及上层、下层间中板的示意图；
[0046]图8为本实用新型实施例的施作下层的侧墙、底板的示意图。
【具体实施方式】
[0047]为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本实用新型进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本实用新型的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本实用新型的这些方面。
[0048]本实用新型的技术方案中，在地下工程主体空间的横断面的上部两侧拐角处，分别开挖预导洞；从其中一个预导洞向另一个预导洞，打设横穿地下工程主体空间的上方土体的若干根钢管，这若干根钢管组成横向管棚；之后，对横向管棚中钢管的两端进行支撑固定，防止横向管棚在垂直于地面的方向上的移动，从而形成地下工程的初期支护结构。现有技术中采用打设纵向管棚、架设格栅并加喷混凝土的方式形成地下工程的初期支护结构。而本实用新型在两个预导洞的基础上，采用支撑固定的横向管棚作为地下工程的初期支护结构，充分利用了横向管棚中钢管的强度以及土体的自稳能力；与现有技术相比，可明显减少地下工程的初期支护结构的施工工序，加快了施工进度，缩短了地下工程的施工工期；并且本实用新型在形成初期支护结构过程中不必架设格栅并加喷混凝土，可节省建筑材料。
[0049]下面结合附图详细说明本实用新型的技术方案。本实用新型实施例提供的地下工程的初期支护结构的施工方法，如图2a所示，具体包括如下步骤:
[0050]S201:分别在待修建地下工程主体空间的横断面的上部两侧拐角处，沿待修建地下工程主体空间的纵向方向开挖预导洞310。
[0051]具体地，工程人员通常先为待修建地下工程开挖竖井和横通道，并通过竖井和横通道进入待修建地下工程主体空间的横断面处进行施工，也就是从横通道的侧壁开始，进行待修建地下工程的施工。其中，待修建地下工程的横断面的形状可以为多种，例如图3a所示的矩形横断面，如图3b所示的拱形横断面等。
[0052]在本步骤中，分别在待修建地下工程主体空间的横断面的上部两侧拐角处，沿待修建地下工程主体空间的纵向方向开挖预导洞310。其中，开挖的两个预导洞310的顶部高于待修建地下工程主体空间顶部；这为下述步骤S202打设横向管棚提供了基础。较优地，开挖的预导洞310的底部低于待修建地下工程主体空间的顶部，高于待修建地下工程主体空间的顶部。换言之，开挖的预导洞内的空间与待修建地下工程主体空间具有重叠部分。
[0053]而且，对于预导洞310，可以采用现有的超前管棚和超前小导管施工方法进行开挖；也就是，在开挖预导洞310的过程中，在预导洞310的掌子面的前端，沿预导洞310的纵向方向打设预导洞310外围的超前管棚和超前小导管，并开挖支护预导洞310。其中，超前管棚和超前小导管的作用是在预导洞310掘进施工时，防止预导洞310上部围岩在掌子面开挖支护期间发生坍塌。
[0054]其中，对于预导洞310的侧壁可喷射混凝土进行支护加固；而且预导洞310的横断面的大小能够保证后续施工人员完成横向管棚320的施工即可，在满足上述条件的情况下，预导洞310的横断面越小越好；具体地，预导洞310的横断面由工程人员根据地下工程周围土体的性质来确定，例如，可以是2mX2m的大小。
[0055]上述的待修建地下工程主体空间的纵向方向指的是待修建地下工程的长度方向，即待修建地下工程的延伸方法；相应地，待修建地下工程主体空间的横向方向指的是待修建地下工程的宽度方向，与上述的待修建地下工程主体空间的纵向方向垂直。
[0056]S202:在一个预导洞310内，沿待修建地下工程主体空间的横向方向，向另一个预导洞310内打设横穿待修建地下工程主体空间顶部的上方土体的若干根钢管，组成横向管棚 320。
[0057]具体地，在开挖支护完成两个预导洞310后，在其中一个预导洞310内，沿待修建地下工程主体空间的横向方向，向另一个预导洞310内打设横穿待修建地下工程主体空间顶部的上方土体的若干根钢管，打设的若干根钢管组成横向管棚320。
[0058]其中，横向管棚320中相邻钢管之间的距离(即相邻钢管的中心轴之间的距离)根据钢管上方土体的性质来确定，具体可以为:
[0059]根据如下公式I计算出横向管棚320中的相邻钢管之间的距离的最大值Imax:
[0060]ImJ + |l + 2 tan |^45° - Y | Dlmm--=(公式 I)
[0061]公式I中，φ为钢管上方土体的内摩擦角；Y为钢管上方土体的重度山为钢管的
2c cosφ
直径；σ。为钢管上方土体的单轴抗压强度；其中，?=(丨—sin:)，c为钢管上方土体的黏聚力。
[0062]选取满足条件D < I ( Ifflax的距离I作为确定出的横向管棚320中相邻钢管之间的距离。也就是说，确定出的横向管棚320中相邻钢管之间的距离I的最小值为钢管直径D，即相邻钢管紧贴彼此进行打设；1的最小值为根据公式I计算出的1_。若1>1_，相邻钢管之间的距离可能会太大，导致横向管棚320不能很好地支撑其上方土体，从而起不到初期支护的作用。
[0063]通常，横向管棚320中钢管的直径是由工程人员进行选取的，具体可以为300_。
[0064]S203:对横向管棚320中的钢管的两端进行支撑固定，形成地下工程的初期支护结构。
[0065]具体地，施作位于每个预导洞内的、待修建地下工程主体结构的顶板；从待修建地下工程主体空间的横断面处向待修建地下工程主体结构的顶板与该预导洞的顶部之间的空间回填钢筋混凝土，使得横向管棚320中的钢管的两端包裹于钢筋混凝土中。回填的钢筋混凝土凝固后便可形成钢筋混凝土结构，以作为管棚支撑对横向管棚320中的钢管的两端进行支撑固定，防止横向管棚320在垂直于地面的方向上的移动。此外，还可采用本领域技术人员所熟知的一些支撑固定方式对横向管棚320中的钢管的两端进行支撑固定。其中，预导洞位于待修建地下工程主体空间的横断面的上部两侧拐角处，也就是说，预导洞的底部低于待修建地下工程主体空间的顶部。这样，在待修建地下工程主体结构的顶板与预导洞的顶部之间便会存在一定的空间。
[0066]由于预导洞310的横断面并不大，可满足施工人员的施工即可，这样，回填的钢筋混凝土的量也较少，远少于现有技术在形成初期支护结构时在地下工程主体空间中架设的格栅上喷射的混凝土的量，因此，可节省建筑材料。
[0067]事实上，在上述步骤S202中完成横向管棚320的打设后，可对于每个预导洞310，在该预导洞310的外侧壁的底角处(即拱脚处)，沿待修建地下工程主体空间的纵向方向施作钢筋混凝土梁340并向待修建地下工程主体空间外侧打设至少一个锁脚锚杆360，以防止拱脚收缩和掉拱。其中，预导洞310的外侧壁指的是位于待修建地下工程主体空间外的预导洞的一侧壁，亦即靠近待修建地下工程主体空间外侧的预导洞的侧壁。
[0068]而且，还可在每个预导洞内架设门式型钢支撑330，使门式型钢支撑330的一侧贴在靠近待修建地下工程主体空间中心的、预导洞310的侧壁上。这样，在基于架设的门式型钢支撑330进行待修建地下工程主体结构的顶板的施作。即在架设的门式型钢支撑330的上方，施作位于每个预导洞内的、待修建地下工程主体结构的顶板，使架设的门式型钢支撑330支撑其上方的待修建地下工程主体结构的顶板。而且，还在门式型钢支撑330与预导洞之间施作位于每个预导洞内的、待修建地下工程主体结构的侧墙。
[0069]通过步骤S201?S203的工序，便可完成基于横向管棚320的地下工程的初期支护结构。本实用新型的地下工程的初期支护结构可使得在松散地层中进行暗挖施工较为安全，且其用于大断面或大跨度地下工程的修建时，对地层扰动较小，同时可省去传统暗挖施工期间的格栅架设、加喷混凝土的工序，很好地保护了施工人员的身体健康，并有利于环境保护。
[0070]在施作地下工程的初期支护结构之后，工程人员可根据待修建地下工程的跨度，确定出后续开挖地下工程主体空间内的土体和修建地下工程主体结构的方法。
[0071]具体地，当待修建地下工程的跨度较小时，可在根据本实用新型的方法完成地下工程的初期支护结构后，根据现有技术的方法进行地下工程主体空间内的土体开挖，并完成地下工程主体结构的修建。
[0072]而当待修建地下工程的跨度较大时，可根据如图2b所示的方法完成待修建地下工程的修建。具体地，本实用新型实施例提供的地下工程的施工方法，具体包括如下步骤:
[0073]S211:施作待修建地下工程的初期支护结构。
[0074]具体地，采用上述地下工程的初期支护结构的施工方法，施作待修建地下工程的初期支护结构。
[0075]S212:开挖立柱孔，并在立柱孔中施作待修建地下工程主体结构的顶板到底板间的钢管柱350。
[0076]具体地，从预导洞的侧壁开始，沿待修建地下工程主体空间的横向方向，开挖待修建地下工程主体空间内的土体，并在预设立柱位置处垂直于地面向待修建地下工程主体空间底部的下方开挖立柱孔后，施作已开挖部分的、待修建地下工程主体结构的顶板、底板、侧墙，并在立柱孔中，施作待修建地下工程主体结构的顶板到底板间的钢管柱350，使得钢管柱350支撑待修建地下工程主体结构的顶板。其中，待修建地下工程主体结构的顶板施作于待修建地下工程主体空间的顶部，待修建地下工程主体结构的底板施作于待修建地下工程主体空间的底部。
[0077]较优地，施作待修建地下工程主体结构的顶板到底板的钢管柱350之前，还可在待修建地下工程主体结构的顶板、底板上施作钢管柱350的柱帽。因而，可在上、下相对的两个柱帽间施作钢管柱350。
[0078]而且，预设立柱位置是工程人员根据待修建地下工程的跨度预先设计的。通常，跨度越大，在待修建地下工程主体空间的横向方向上施作的钢管柱350越多。例如，如图5所示，根据待修建地下工程的跨度，在待修建地下工程主体空间的横向方向上的一个面内施作了两根钢管柱350。
[0079]S213:开挖待修建地下工程主体空间内的剩余土体后，施作待修建地下工程主体结构的剩余部分的顶板、底板、侧墙，并完成地下工程的修建。
[0080]例如，施作钢管柱350后，所形成的待修建地下工程的结构如图5所示。之后，如图6、7、8所示，可将待修建地下工程主体空间分为上层、下层，开挖上层的中跨的土体，并施作中跨的顶板；分段开挖上层中的剩余土体后，施作上层、下层之间的中板，并施作上层的剩余部分的侧墙；分段、分块开挖下层中的土体后，施作底板和下层的侧墙。在完成待修建地下工程主体结构的顶板、底板、侧墙的施作后，进而完成地下工程的修建。
[0081]基于上述的地下工程的初期支护结构的施工方法，本实用新型实施例还提供了一种地下工程的初期支护结构，具体包括:两个预导洞310、横向管棚320和管棚支撑。
[0082]两个预导洞310分别位于待修建地下工程主体空间的横断面的上部两侧拐角处，是沿待修建地下工程主体空间的纵向方向开挖出来的；预导洞的顶部高于待修建地下工程主体空间顶部。
[0083]横向管棚320由横穿待修建地下工程主体空间顶部的上方土体的若干根钢管组成；对于其中的一根钢管，该钢管是从一个预导洞内，沿待修建地下工程主体空间的横向方向，向另一个预导洞内打设的。
[0084]管棚支撑位于横向管棚320的钢管两端。具体地，管棚支撑包括:回填于待修建地下工程主体结构的顶板与预导洞310的顶部之间的空间中的钢筋混凝土结构；钢筋混凝土结构包裹横向管棚320中钢管的两端，以对横向管棚320中的钢管的两端进行支撑固定。
[0085]其中，横向管棚320中的相邻钢管之间的距离I满足条件:D彡I彡Ifflax ；
[0086]其中，D为钢管的直径；1_为所述横向管棚中的相邻钢管之间的距离的最大值，且Imax是根据如下公式I计算出来的:
[0087]ImJ + |l + 2tan 45° 卜c =0， (公式 I)
[0088]公式I中，Φ为钢管上方土体的内摩擦角；Y为钢管上方土体的重度；σ。为钢管
2ccosφ
上方土体的单轴抗压强度；其中，KC为钢管上方土体的黏聚力。
[0089]进一步，上述的地下工程的初期支护结构还可包括:钢筋混凝土梁340，锁脚锚杆360、门式型钢支撑330。
[0090]钢筋混凝土梁340，其沿所述纵向方向设置于所述预导洞的外侧壁底角处。其中，预导洞310的底部高于待修建地下工程主体空间的底部。
[0091]锁脚锚杆360打设于预导洞310的外侧壁底角处，并向待修建地下工程主体空间外侧延伸。
[0092]门式型钢支撑330设于预导洞310内，并位于待修建地下工程主体结构的顶板下方，以支撑其上方的、待修建地下工程主体结构的顶板。
[0093]基于上述的地下工程的施工方法，本实用新型实施例提供的地下工程的施工结构，具体包括:上述的地下工程的初期支护结构和钢管柱350。
[0094]其中，钢管柱350设于待修建地下工程主体结构的顶板和底板之间，以支撑待修建地下工程主体结构的顶板；其中，待修建地下工程主体结构的顶板施作于待修建地下工程主体空间的顶部,待修建地下工程主体结构的底板施作于待修建地下工程主体空间的底部。
[0095]综上所述，本实用新型的技术方案中，在地下工程主体空间的横断面的上部两侧拐角处分别开挖预导洞；从其中一个预导洞向另一个预导洞，打设横穿地下工程主体空间的上方土体的若干根钢管，组成横向管棚；之后，对横向管棚中钢管的两端进行支撑固定，防止横向管棚在垂直与地面的方向上的移动，从而形成地下工程的初期支护结构。由于本实用新型的初期支护结构的施工方法在两个预导洞的基础上，采用支撑固定的横向管棚作为地下工程的初期支护结构，充分利用了横向管棚中钢管的强度以及土体的自稳能力，从而与现有技术相比，本实用新型的初期支护结构的施工方法可明显减少地下工程的初期支护结构的施工工序，加快了施工进度，缩短了地下工程的施工工期；并且在形成初期支护结构过程中不必架设格栅并加喷混凝土，可节省建筑材料。
[0096]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种地下工程的初期支护结构，其特征在于，包括: 两个预导洞，分别位于待修建地下工程主体空间的横断面的上部两侧拐角处，是沿所述待修建地下工程主体空间的纵向方向开挖出来的；所述预导洞的顶部高于所述待修建地下工程主体空间顶部； 横向管棚，由横穿所述待修建地下工程主体空间顶部的上方土体的若干根钢管组成；对于其中的一根钢管，该钢管是从一个预导洞内，沿所述待修建地下工程主体空间的横向方向，向另一个预导洞内打设的； 管棚支撑，位于所述横向管棚的钢管两端。
2.如权利要求1所述的结构，其特征在于，所述横向管棚中的相邻钢管之间的距离I满足条件=D^ I ^ Ifflax ； 其中，D为钢管的直径；1_为所述横向管棚中的相邻钢管之间的距离的最大值，且Imax满足如下公式1: Lm2 + |l + 2tan 45°—鲁 |-DZmax > r =。， (公式 I) 公式I中，Φ为钢管上方土体的内摩擦角；Y为钢管上方土体的重度；σ。为钢管上方
2c cosφ土体的单轴抗压强度；其中，K = (1_sin&，c为钢管上方土体的黏聚力。
3.如权利要求1或2所述的结构，其特征在于，所述管棚支撑具体包括: 回填于所述待修建地下工程主体结构的顶板与所述预导洞的顶部之间的空间中的钢筋混凝土结构；所述钢筋混凝土结构包裹所述横向管棚中钢管的两端，以对所述横向管棚中的钢管的两端进行支撑固定。
4.如权利要求3所述的结构，其特征在于，还包括: 钢筋混凝土梁，其沿所述纵向方向设置于所述预导洞的外侧壁底角处；其中，所述预导洞的底部高于所述待修建地下工程主体空间的底部； 锁脚锚杆，其打设于所述预导洞的外侧壁底角处，并向所述待修建地下工程主体空间外侧延伸。
5.如权利要求4所述的结构，其特征在于，还包括: 门式型钢支撑，其设于所述预导洞内，位于所述待修建地下工程主体结构的顶板下方，以支撑其上方的、所述待修建地下工程主体结构的顶板。
6.如权利要求5所述的结构，其特征在于，还包括:打设于所述预导洞的外围的超前管棚和超前小导管。
7.一种地下工程的施工结构，其特征在于，包括: 两个预导洞，分别位于待修建地下工程主体空间的横断面的上部两侧拐角处，是沿所述待修建地下工程主体空间的纵向方向开挖出来的；所述预导洞的顶部高于所述待修建地下工程主体空间顶部； 横向管棚，由横穿所述待修建地下工程主体空间顶部的上方土体的若干根钢管组成；对于其中的一根钢管，该钢管是从一个预导洞内，沿所述待修建地下工程主体空间的横向方向，向另一个预导洞内打设的； 管棚支撑，位于所述横向管棚的钢管两端； 钢管柱，设于待修建地下工程主体结构的顶板和底板之间，以支撑待修建地下工程主体结构的顶板；其中，所述待修建地下工程主体结构的顶板施作于所述待修建地下工程主体空间的顶部，所述待修建地下工程主体结构的底板施作于所述待修建地下工程主体空间的底部。
8.如权利要求7所述的结构，其特征在于，所述横向管棚中的相邻钢管之间的距离I满足条件=D^ I ^ Ifflax ； 其中，D为钢管的直径；1_为所述横向管棚中的相邻钢管之间的距离的最大值，且Imax满足如下公式1: LJ +|l + 2tan〔45。— 0Dliwi — = O， (公式 I) 公式I中，Φ为钢管上方土体的内摩擦角；Y为钢管上方土体的重度；σ。为钢管上方
2ccosφ土体的单轴抗压强度；其中，σ( =(1—sin&，C为钢管上方土体的黏聚力。
9.如权利要求7或8所述的结构，其特征在于，所述管棚支撑具体包括: 回填于所述待修建地下工程主体结构的顶板与所述预导洞的顶部之间的空间中的钢筋混凝土结构；所述钢筋混凝土结构包裹所述横向管棚中钢管的两端，以对所述横向管棚中的钢管的两端进行支撑固定。
10.如权利要求9所述的结构，其特征在于，还包括: 钢筋混凝土梁，其沿所述纵向方向设置于所述预导洞的外侧壁底角处；其中，所述预导洞的底部高于所述待修建地下工程主体空间的底部； 锁脚锚杆，其打设于所述预导洞的外侧壁底角处，并向所述待修建地下工程主体空间外侧延伸。
【文档编号】E21D9/00GK203925505SQ201420203660
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年4月24日 优先权日:2014年4月24日
【发明者】陈学峰, 谭富圣, 刘国生, 王杨, 吕刚, 刘建友, 马福东, 高玉兰 申请人:中铁工程设计咨询集团有限公司