一种地铁隧道大断面马头门支护结构及其施工方法与流程

本发明涉及地铁隧道施工，具体涉及一种地铁隧道大断面马头门支护结构及其施工方法。

背景技术：

1、在采用暗挖法进行地铁隧道施工时，在工作竖井与横通道修建完成之后，需要进行马头门破除施工。在马头门破除施工时，需要凿除马头门开挖轮廓内原有的拱架和混凝土等锚喷护壁体系。马头门作为横通道与隧道的连接处，其受力状态十分复杂，马头门破除施工破坏了隧道原有的受力状态，容易产生围岩失稳，坍塌等一系列问题。

2、现有技术中为了解决上述问题，一般采用在马头门处搭设钢拱架并采用喷射混凝土进行加固。这种支撑方式的结构整体性较差，并且大断面马头门破除施工的影响范围较大、应力集中严重。由于后续施工的影响，围岩受到多次扰动，会造成原有结构的变形和拱顶的沉陷，严重时甚至引起结构破坏，可能造成洞口的坍塌，威胁到现场施工人员的人生安全，带来严重的后果和巨大的经济损失。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种能够避免大断面隧道横通道马头门破除时产生支撑结构变形、洞门塌方等重大施工危险，确保施工期间结构稳定，保障作业人员安全的马头门支护结构及其施工方法。

2、本发明是通过下述技术方案来实现的。

3、根据本发明的一个方面，提供了一种地铁隧道大断面马头门支护结构，包括：

4、围岩支撑结构，被配置有马头门位置的格栅钢架和插入围岩内侧的锚杆，用于干涉受力体系转换过程中围岩变形；

5、临时支撑结构，被配置有连接于围岩支撑结构内的横向支撑梁、纵向支撑柱和斜撑，用于支撑隧道围岩与支护结构。

6、根据本发明的示例性实施方式，围岩支撑结构的格栅钢架由多个格栅钢架单元和设在相邻的钢架单元之间的格栅连接板连接构成，格栅钢架与隧道围岩马头门断面的形状一致。

7、根据本发明的示例性实施方式，插入围岩内侧的锚杆连接在格栅钢架外侧，并沿格栅钢架外周锚固在隧道围岩中。

8、根据本发明的示例性实施方式，围岩支撑结构还包括喷射混凝土和设置在格栅钢架外的钢筋网片，喷射混凝土包括设置在钢筋网片与围岩内壁之间的喷射混凝土找平层以及覆盖在格栅钢架内侧的喷射混凝土支护层。

9、根据本发明的示例性实施方式，临时支撑结构的纵向支撑柱支撑在马头门底部地面上；纵向支撑柱的上部水平设置有横向支撑梁，横向支撑梁的上方设置有斜撑。

10、根据本发明的示例性实施方式，横向支撑梁两端和斜撑的顶部通过可伸缩支撑杆与格栅钢架连接。

11、根据本发明的示例性实施方式，格栅钢架内设置有用于连接临时支撑结构组件的连接件，连接件连接可伸缩支撑杆。

12、根据本发明的示例性实施方式，横向支撑梁与纵向支撑柱之间、横向支撑梁与斜撑之间均通过螺栓连接。

13、根据本发明的示例性实施方式，纵向支撑柱采用单体液压支柱。

14、根据本发明的另一方面，提供了一种所述的地铁隧道大断面马头门支护结构的施工方法，包括：

15、s1,在竖井横通道内确定马头门的开口位置；

16、s2,对马头门段的围岩超前加固；

17、s3,破除马头门位置的混凝土，形成马头门洞；

18、s4,在围岩内侧设置喷射混凝土找平层；

19、s5,喷射混凝土初凝后，铺设钢筋网片并架设格栅钢架；

20、s6,在每个格栅钢架单元的对应位置打设并连接锚杆；

21、s7,在马头门内布设临时支撑结构，将横向支撑梁固定在纵向支撑柱上，将横向支撑梁和斜撑连接可伸缩支撑杆与格栅钢架连接；

22、s8，临时支撑结构安装完毕后，喷射混凝土使区间内的格栅钢架封闭成环，混凝土浆液在凝固后形成包覆格栅钢架的混凝土支护层。

23、根据本发明的示例性实施方式，s1中，竖井横通道内测量定位时，使用白色喷漆画出横通道开挖面轮廓线及成型后的净空轮廓线。

24、根据本发明的示例性实施方式，s2中，马头门段的围岩超前加固采用大管棚注浆加固，注浆加固的范围为横通道马头门开洞拱部。

25、根据本发明的示例性实施方式，s3中，采用掏槽法破除马头门；破除时由上至下破除马头门开挖轮廓线范围内的混凝土，保留横通道格栅钢架和核心岩体，割除净空轮廓线内的格栅钢架。

26、根据本发明的示例性实施方式，s5中，钢筋网片用铁丝固定于围岩，钢筋网片安装时必须平顺，不得松动。

27、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：

28、1.本发明在围岩内侧设置围岩支撑结构并在马头门内设置临时支撑结构，能够在马头门的开挖过程中对围岩提供持续性的撑力，在马头门位置受力体系转换过程中有效控制围岩变形。支护结构强度均匀，整体性好，在使用中能够保证隧道围岩与支护结构的稳定及安全。

29、2.本发明所使用的临时支撑结构为组装式结构，在使用中能够随时安装，使用简单，施工方便，支护成本低，并且在使用安装过程中调整方便，支护完成后拆卸便捷，能够多次使用。

30、3.本发明中的纵向支撑柱采用单体液压支柱，横向支撑梁和斜撑的端部设置有可伸缩支撑杆，这种设计能够根据施工现场马头门的断面情况对各个支撑的长度进行调整，能够有效提高施工质量，保证结构的安全性。

技术特征：

1.一种地铁隧道大断面马头门支护结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的地铁隧道大断面马头门支护结构，其特征在于，围岩支撑结构的格栅钢架由多个格栅钢架单元和设在相邻的钢架单元之间的格栅连接板连接构成，格栅钢架与隧道围岩马头门断面的形状一致。

3.根据权利要求1所述的地铁隧道大断面马头门支护结构，其特征在于，插入围岩内侧的锚杆连接在格栅钢架外侧，并沿格栅钢架外周锚固在隧道围岩中。

4.根据权利要求1所述的地铁隧道大断面马头门支护结构，其特征在于，围岩支撑结构还包括设置在格栅钢架外的钢筋网片和喷射混凝土，喷射混凝土包括设置在钢筋网片与围岩内壁之间的喷射混凝土找平层以及覆盖在格栅钢架内侧的喷射混凝土支护层。

5.根据权利要求1所述的地铁隧道大断面马头门支护结构，其特征在于，临时支撑结构的纵向支撑柱支撑在马头门底部地面上；纵向支撑柱的上部水平设置有横向支撑梁，横向支撑梁的上方设置有斜撑。

6.根据权利要求5所述的地铁隧道大断面马头门支护结构，其特征在于，横向支撑梁两端和斜撑的顶部通过可伸缩支撑杆与格栅钢架连接；

7.根据权利要求5所述的地铁隧道大断面马头门支护结构，其特征在于，横向支撑梁与纵向支撑柱之间、横向支撑梁与斜撑之间均通过螺栓连接。

8.根据权利要求5所述的地铁隧道大断面马头门支护结构，其特征在于，纵向支撑柱采用单体液压支柱。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的地铁隧道大断面马头门支护结构的施工方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的地铁隧道大断面马头门支护结构的施工方法，其特征在于，s2中，马头门段的围岩超前加固采用大管棚注浆加固，注浆加固的范围为横通道马头门开洞拱部；

技术总结
本发明公开了一种地铁隧道大断面马头门支护结构及其施工方法，包括围岩支撑结构，被配置有马头门位置的格栅钢架和插入围岩内侧的锚杆，用于干涉受力体系转换过程中围岩变形；临时支撑结构，被配置有连接于围岩支撑结构内的横向支撑梁、纵向支撑柱和斜撑，用于支撑隧道围岩与支护结构。采用马头门段的围岩超前加固，破除马头门混凝土，形成马头门洞；设置喷射混凝土找平层，混凝土初凝后，铺设钢筋网片并架设格栅钢架；格栅钢架单元连接锚杆；马头门内布设临时支撑结构，设置喷射混凝土支护层。该方法避免了大断面隧道横通道马头门破除时产生支撑结构变形、洞门塌方等重大施工危险，确保施工期间结构稳定，保障作业人员安全。

技术研发人员：张斌,刘建正,吴鑫,郭世豪,兰明林,罗卫东,甘满泉
受保护的技术使用者：中铁一局集团第四工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14