一种煤系地层隧道防治突发性失稳的非对称支护结构的制作方法

1.本实用新型涉及隧道工程技术领域，尤其涉及一种煤系地层隧道防治突发性失稳的非对称支护结构。


背景技术：

2.硬岩软弱夹层或软硬互层隧道开挖后由于地层应力释放不均，围岩变形出现明显的非对称性，由此引起支护结构承受偏压荷载，在偏压荷载作用下，支护结构极易出现不均匀变形而产生裂缝，严重时可导致支护结构失稳，引发大规模的坍塌灾害事故，对于灾害事故的分析中可以看出，地层软硬不均是导致隧道坍塌灾害的根本原因，同时也应看到支护措施不当亦是不可忽略的另一方面原因，采用常规全断面等强对称支护形式，在均布荷载作用下具有较高的承载能力，但在不均匀非对称外力作用下其承载能力将大为下降，支护结构的对称性与隧道围岩的非对称变形不相适应，无法有效地控制围岩变形，因此，有必要对硬岩软弱夹层及软硬不均地层所形成的偏压隧道采取有针对性的非对称支护措施，基于通常的认识，采取非对称支护措施总是在围岩压力较大，变形显著侧施作较强的支护，而在形变压力较小侧施作较弱的支护。
3.在工程设计和实际施工过程中，通常将左右两侧支护参数设置为同等大小，采用相同的支护强度，这样做虽然方便施工，但却造成了材料的浪费，对于围岩的变形控制也是不利的。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种煤系地层隧道防治突发性失稳的非对称支护结构。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种煤系地层隧道防治突发性失稳的非对称支护结构，包括隧道主体，所述隧道主体左上端固定设置有软岩层，所述隧道主体右下端固定设置有硬岩层，所述隧道主体内壁靠近软岩层的一端固定设置有软岩侧初喷砼，所述软岩侧初喷砼内部固定设置有软岩侧钢拱架，所述隧道主体内部靠近硬岩层的一端固定设置有硬岩侧初喷砼，所述硬岩侧初喷砼内部固定设置有硬岩侧钢拱架，所述软岩侧初喷砼外侧固定设置有软岩侧长管棚，所述硬岩侧初喷砼外侧固定设置有硬岩侧长管棚，所述隧道主体主体下端固定设置有仰拱初期支护，所述仰拱初期支护上端固定设置有仰拱。
6.作为上述技术方案的进一步描述：
7.所述隧道主体外侧上端固定设置有系统锚杆。
8.作为上述技术方案的进一步描述：
9.所述隧道主体外侧下端固定设置有锁脚锚杆。
10.作为上述技术方案的进一步描述：
11.所述隧道主体在软岩侧初喷砼和硬岩侧初喷砼内部固定设置有防水层，所述防水
层靠近软岩层的一端内侧固定设置有软岩侧二次衬砌层，所述防水层靠近硬岩层的一端内侧固定设置有硬岩侧二次衬砌层。
12.作为上述技术方案的进一步描述：
13.所述软岩侧初喷砼、硬岩侧初喷砼、软岩侧二次衬砌层和硬岩侧二次衬砌层内部均固定设置有钢筋网。
14.作为上述技术方案的进一步描述：
15.所述钢筋网设置成双层或者减小钢筋网之间的间距。
16.作为上述技术方案的进一步描述：
17.所述隧道主体靠近软岩层的一侧下端固定设置有拱脚加固区。
18.作为上述技术方案的进一步描述：
19.所述系统锚杆靠近软岩层的一侧布置较密，所述系统锚杆靠近硬岩层的一侧布置较稀。
20.本实用新型具有如下有益效果：
21.本实用新型提出的一种煤系地层隧道防治突发性失稳的非对称支护结构，通过在初期支护时设置初喷混凝土层进行加固支撑，能及时封闭开挖岩体，防治围岩过快变形，使围岩应力缓慢释放而不至于坍塌，在初期支护中起到至关重要的作用，通过调整左右两侧喷混的厚度，能改变两侧的支护刚度，实现不对称支护，在初喷混凝土层内部设置钢筋网，能提高喷射混凝土的整体性，防止混凝土收缩开裂，且有利于抵抗岩石塌落和承受冲击荷载，通过设置钢拱架能承受围岩早期的松弛荷载，防止围岩变形过大而产生局部坍塌，在初期支护中起到骨架作用，减小支护整体的沉降，支护更牢固。
22.本实用新型提出的一种煤系地层隧道防治突发性失稳的非对称支护结构，通过设置系统锚杆，能提高岩土体的抗剪强度，增强整体承载性能，对岩土体能起到良好的加固作用，能有效的控制围岩变形，通过加长或加密锚杆来增强软岩侧围岩的抗变形性能，控制围岩变形及塑性区的发展，从而使围岩变形更为均匀，改善支护结构的受力，通过设置锁脚锚杆能将钢拱架的脚部牢牢锁定在围岩上，防止拱架松动，对钢拱架的稳定起到至关重要的作用，通过对拱脚位置处围岩进行注浆加固，以应对围岩较大的压力，使支护结构更加安全可靠。
附图说明
23.图1为本实用新型提出的一种煤系地层隧道防治突发性失稳的非对称支护结构的初期支护示意图；
24.图2为本实用新型提出的一种煤系地层隧道防治突发性失稳的非对称支护结构的二次衬砌支护示意图；
25.图3为本实用新型提出的一种煤系地层隧道防治突发性失稳的非对称支护结构的二次衬砌层内部结构图。
26.图例说明：
27.1、隧道主体；2、软岩层；3、硬岩层；4、软岩侧长管棚；5、硬岩侧长管棚；6、软岩侧初喷砼；7、软岩侧钢拱架；8、硬岩侧初喷砼；9、硬岩侧钢拱架；10、拱脚加固区；11、仰拱初期支护；12、仰拱；13、防水层；14、软岩侧二次衬砌层；15、硬岩侧二次衬砌层；16、系统锚杆；17、
锁脚锚杆； 18、钢筋网。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.参照图1
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3，本实用新型提供的一种实施例：一种煤系地层隧道防治突发性失稳的非对称支护结构，包括隧道主体1，隧道主体1左上端固定设置有软岩层2，隧道主体1右下端固定设置有硬岩层3，隧道主体1内壁靠近软岩层 2的一端固定设置有软岩侧初喷砼6，软岩侧初喷砼6内部固定设置有软岩侧钢拱架7，隧道主体1内部靠近硬岩层3的一端固定设置有硬岩侧初喷砼8，硬岩侧初喷砼8内部固定设置有硬岩侧钢拱架9，软岩侧初喷砼6外侧固定设置有软岩侧长管棚4，硬岩侧初喷砼8外侧固定设置有硬岩侧长管棚5，隧道主体1主体下端固定设置有仰拱初期支护11，仰拱初期支护11上端固定设置有仰拱12。
31.隧道主体1外侧上端固定设置有系统锚杆16，隧道主体1外侧下端固定设置有锁脚锚杆17，隧道主体1在软岩侧初喷砼6和硬岩侧初喷砼8内部固定设置有防水层13，防水层13靠近软岩层2的一端内侧固定设置有软岩侧二次衬砌层14，防水层13靠近硬岩层3的一端内侧固定设置有硬岩侧二次衬砌层15，软岩侧初喷砼6、硬岩侧初喷砼8、软岩侧二次衬砌层14和硬岩侧二次衬砌层15内部均固定设置有钢筋网18，钢筋网18设置成双层或者减小钢筋网18之间的间距，隧道主体1靠近软岩层2的一侧下端固定设置有拱脚加固区10，系统锚杆16靠近软岩层2的一侧布置较密，系统锚杆16靠近硬岩层3的一侧布置较稀。
32.工作原理：该煤系地层隧道防治突发性失稳的非对称支护结构使用时，通过在初期支护时设置初喷混凝土层进行加固支撑，能及时封闭开挖岩体，防治围岩过快变形，使围岩应力缓慢释放而不至于坍塌，通过调整左右两侧喷混的厚度，能改变两侧的支护刚度，实现不对称支护，在初喷混凝土层内部设置钢筋网18，能提高喷射混凝土的整体性，防止混凝土收缩开裂，且有利于抵抗岩石塌落和承受冲击荷载，通过设置钢拱架能承受围岩早期的松弛荷载，防止围岩变形过大而产生局部坍塌，在初期支护中起到骨架作用，减小支护整体的沉降，支护更牢固，通过设置系统锚杆16，能提高岩土体的抗剪强度，增强整体承载性能，对岩土体能起到良好的加固作用，能有效的控制围岩变形，通过加长或加密锚杆来增强软岩侧围岩的抗变形性能，控制围岩变形及塑性区的发展，从而使围岩变形更为均匀，改善支
护结构的受力，通过设置锁脚锚杆17能将钢拱架的脚部牢牢锁定在围岩上，防止拱架松动，对钢拱架的稳定起到至关重要的作用，通过对拱脚位置处围岩进行注浆加固，以应对围岩较大的压力，使支护结构更加安全可靠。
33.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。