1.本发明属于大变形隧道支护结构领域，具体涉及一种适应隧道大变形的初支结构及支护方法。
技术背景
2.在进行隧道施工时，常发生围岩大变形，严重影响正常施工。采用传统方式支护难以达到理想的效果，探索有效的围岩变形控制技术已成为当务之急。随着西部地区经济发展的需求，将会有越来越多的隧道遇到大变形的问题，因此，有必要探索行之有效的围岩变形控制措施，本发明以安定隧道3号斜井大里程及4号斜井小里程
ⅴ
级围岩段为背景，设置双层钢架。结果表明，双层型钢钢架初支结构支护方法对变形的控制效果显著，确保了工程的顺利进行。
技术实现要素：
3.有鉴于此，本发明提供了一种适应隧道大变形的初支结构及支护方法。
4.为解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案：
5.一种适应隧道大变形的双层型钢钢架喷混凝土初支结构，其特征在于，包括：第一层钢架(l)和第二层钢架(ll)，所述第一层钢架(l)和第二层钢架(ll)分别由11个单元组成。
6.优选的，所述第一层钢架(l)和所述第二层钢架(ll)均采用i25b工字钢架。
7.优选的，所述第一层钢架(l)与所述第二层钢架(ll)之间采用钢筋纵向连接。
8.优选的，所述第一层钢架(l)和第二层钢架(ll)各单元在洞外加工预制，洞内安装。
9.优选的，所述单元长度可调。
10.一种适应隧道大变形的双层型钢钢架喷混凝土初支支护方法，包括：
11.(1)钢架在开挖面初喷混凝土4cm后架设第一层钢架，复喷至第二层钢架外轮廓处，待初喷凝固后架设第二层钢架，再复喷至设计厚度；复喷支护面与二衬之间空隙预留30cm，待应力释放后，空隙用于二衬同级混凝土回填；施工时根据现场量测结果可调整钢架尺寸；
12.(2)钢架与初喷混凝土紧密接触，空隙处用混凝土垫块楔紧，每榀钢架15处计列数量，施工时可调整垫块数量及设置位置；
13.(3)钢架架设时可利用系统锚杆作为定位锚杆，第一层钢架拱脚及墙脚位置设锁脚锚管12根，每根长5m；第二层钢架拱脚及墙脚位置设锁脚锚管12根，每根长度为4.5m。
14.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
15.(1)本发明所设计的隧道初支支护方法结构简单，成本低，适应性强；
16.(2)本发明所用材料均为施工现场常用材料，便于施工；
17.(3)本发明考虑了隧道大变形的应力释放效应，预留空间释放围岩应力，待变形稳定后，将二衬施作与空隙浇筑同时完成，可以明显限制隧道变形对隧道净空的侵占，很好的满足设计要求。
附图说明
18.图1为本发明一种适应隧道大变形的双层型钢钢架喷混凝土初支结构及支护方法第一层钢架断面示意图。
19.图2为本发明一种适应隧道大变形的双层型钢钢架喷混凝土初支结构及支护方法第二层钢架断面示意图。
20.图3为本发明一种适应隧道大变形的双层型钢钢架喷混凝土初支结构及支护方法安装立面示意图。
21.图中：ⅰ.i25b型钢钢架；a.接头；b.接头；c.接头；d.接头；a1.钢架单元；b1.钢架单元；c1.钢架单元；d1.钢架单元；e1.钢架单元；f1.钢架单元；l.锁脚锚管；ⅱ.i20b型钢钢架；a.接头；b.接头；c.接头；d.接头；a2.钢架单元；b2.钢架单元；c2.钢架单元；d2.钢架单元；e2.钢架单元；f2.钢架单元；l.锁脚锚管；a.初喷混凝土；b.复喷混凝土；c.复喷混凝土；d.预留变形量；e.第一层i25b型钢钢架；f.第二层i20b型钢钢架；g.预留变形量；h.二次衬砌。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
23.实施例1：
24.该方法具体实施如下：
25.钢架在开挖面初喷混凝土约4cm后架设第一层钢架，复喷至第二层钢架外轮廓处，待初喷凝固后架设第二层钢架，再复喷至设计厚度。复喷支护面与二衬之间空隙预留量按30cm设计，待应力释放后，空隙用与二衬同级混凝土回填。施工时根据现场量测结果可适当调整钢架尺寸，仰拱部分的钢架未考虑预留变形量。
26.钢架与初喷混凝土间务求紧密接触，空隙处用混凝土垫块楔紧，每榀钢架按15处计列数量，施工时可根据实际情况酌情调整垫块数量及设置位置。
27.钢架架设时可利用系统锚杆作为定位锚杆，第一层钢架拱脚及墙脚位置设锁脚锚管12根，每根长5m；第二层钢架拱脚及墙脚位置设中锁脚锚管12根，每根长度为4.5m；施工中可根据揭示的围岩状况进行适当调整；钢架脚必须放在牢固的基础上。
28.由于隧道毛洞尺寸不易控制，在现场施工时需要调整钢架尺寸，具体调整方案如表1、表2所示。
29.凡在本发明的精神和原则之内做的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
30.表1第一层钢架尺寸表(mm)
31.加宽a1a2a3r1’
r2’
r4’
r3’
011602010116006585890514155235510011301960117406645890514305235520011001910118906705890514455235530010701860120306755890514605235540010401810121706815890514755235550010201760123106875890514915235560099017101246069358905150652355700960166012600698589051521523558009301610127407045890515365235590090015601288071058905155152355100087015101303071658905156652355110084014601317072258905158152355120081014101331072758905159652355
32.表2第二层钢架尺寸表(mm)
33.加宽a1a2a3r1’
r2’
r4’
r3’
011602010116006330865014130233010011301960117406390865014280233020011001910118906450865014430233030010701860120306500865014580233040010401810121706560865014730233050010201760123106620865014890233060099017101246066808650150402330700960166012600673086501519023308009301610127406790865015340233090090015601288068508650154902330100087015101303069108650156402330110084014601317069708650157902330120081014101331070208650159402330技术特征：
1.一种适应隧道大变形的双层型钢钢架喷混凝土初支结构，其特征在于，包括第一层钢架(l)和第二层钢架(ll)，所述第一层钢架(l)和第二层钢架(ll)分别由11个单元组成。2.根据权利要求1所述的一种适应隧道大变形的双层型钢钢架喷混凝土初支结构，其特征在于，所述第一层钢架(l)和所述第二层钢架(ll)均采用i25b工字钢架。3.根据权利要求1所述的一种适应隧道大变形的双层型钢钢架喷混凝土初支结构，其特征在于，所述第一层钢架(l)与所述第二层钢架(ll)之间采用钢筋纵向连接。4.根据权利要求1所述的一种适应隧道大变形的双层型钢钢架喷混凝土初支结构，其特征在于，所述第一层钢架(l)和第二层钢架(ll)各单元在洞外加工预制，洞内安装。5.根据权利要求1所述的一种适应隧道大变形的双层型钢钢架喷混凝土初支结构，其特征在于，所述单元长度可调。6.一种适应隧道大变形的双层型钢钢架喷混凝土初支支护方法，包括：(1)钢架在开挖面初喷混凝土4cm后架设第一层钢架，复喷至第二层钢架外轮廓处，待初喷凝固后架设第二层钢架，再复喷至设计厚度；复喷支护面与二衬之间空隙预留30cm，待应力释放后，空隙用于二衬同级混凝土回填；施工时根据现场量测结果可调整钢架尺寸；(2)钢架与初喷混凝土紧密接触，空隙处用混凝土垫块楔紧，每榀钢架15处计列数量，施工时可调整垫块数量及设置位置；(3)钢架架设时可利用系统锚杆作为定位锚杆，第一层钢架拱脚及墙脚位置设锁脚锚管12根，每根长5m；第二层钢架拱脚及墙脚位置设锁脚锚管12根，每根长度为4.5m。
技术总结
本发明公开了一种适应隧道大变形的双层型钢钢架喷混凝土初支结构及支护方法，包括第一层钢架(l)和第二层钢架(ll)，所述第一层钢架(l)和第二层钢架(ll)分别由11个单元组成。本发明考虑了隧道大变形的应力释放效应，预留空间释放围岩应力，待变形稳定后，将二衬施作与空隙浇筑同时完成。在此基础上，本发明可以明显限制隧道变形对隧道净空的侵占，很好的满足设计要求，且结构简单，成本低，适应性强，材料均为施工现场常用材料，便于施工。便于施工。便于施工。
技术研发人员：弯晓林 王海峰 刘付仓 刘阔 李飞
受保护的技术使用者：中铁十九局集团第二工程有限公司
技术研发日：2021.11.01
技术公布日：2022/2/18
声明：
“适应隧道大变形的双层型钢钢架喷混凝土初支结构及支护方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：中铁十九局集团第二工程有限公司
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2024年09月20日 ~ 22日 
