1.本实用新型涉及
隧道支护技术领域。更具体地说，本实用新型涉及一种浅埋大
断面黄土隧道
初期支护体系。
背景技术：
2.黄土隧道施工过程中，需要设置初期支护进行支撑，现有的初期支护中的系统锚杆部分锚杆并未发挥出应有的效应，且未发挥出应有效应的部分锚杆施工难度较大，所需施工时间较长，导致施工周期延长，费时、费材、费力，大大降低了经济效益；此外，系统锚杆的施工时间长会严重影响初期支护封闭效率，进而导致初期支护下沉偏大。
技术实现要素：
3.本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
4.本实用新型还有一个目的是提供一种浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，本实用新型将未发挥应有锚固效应的系统锚杆取消，加快了施工进度，促进初期支护的封闭，减少了初期支护的下沉，同时在隧道供部的两侧配合设置了锁脚锚管，保证了初期支护的支撑效果，锁脚锚管对钢拱架进行约束，能有效的防止钢拱架发生转动和移动，提高钢拱架的整体稳定性，防止初支阶段出现较大的变形。
5.为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，其包括：
6.钢筋网，其铺设于隧道拱部内壁上；
7.钢拱架，其铺设所述钢筋网靠近隧道中心的一侧；
8.喷射混凝土层，其喷射于隧道拱部且将钢拱架覆盖；
9.系统锚杆，其设于隧道拱部90
°
以下至墙脚的区域；
10.多组锁脚锚管，每侧墙脚处插设一组锁脚锚管，且每台阶拱脚处插设一组锁脚锚管。
11.优选的是，所述的浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，隧道拱部90
°
以下至墙脚的区域的中心线与隧道的中心线重合。
12.优选的是，所述的浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，多组锁脚锚管位于隧道洞体的同一横断面上。
13.优选的是，所述的浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，每组锁脚锚管包括两个位于同一隧道横断面上的锁脚锚管，任一锁脚锚管倾斜向下插入围岩中。
14.优选的是，所述的浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，任一锁脚锚管与竖直方向的夹角为30～45
°
。
15.优选的是，所述的浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，系统锚杆包括多个呈梅花形布置的锚杆，且任一锚杆的长度为300～400cm。
16.优选的是，所述的浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，钢筋网采用20cm
×
20cm的
网片拼接而成，网片的钢筋直径为8mm。
17.优选的是，所述的浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，喷射混凝土层采用c25混凝土进行喷射。
18.优选的是，所述的浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，任一锁脚锚管为钢管，且外径为60～89mm，厚度为4～5mm，长度为400～600cm。
19.优选的是，所述的浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，任一锁脚锚管包括：
20.管体，其上设有多个通孔；
21.转轴，其同轴转动设于管体的内部；转轴的靠近钢架的一端突出于管体端部；
22.
套筒，其同轴位于管体的内部，且转动套设于转轴的远离钢架的另一端；套筒的内壁与转轴的外壁螺纹连接，套筒与管体沿竖直方向滑动连接；
23.多个加固杆，其间隔设于套筒的外部，一个通孔对应设置一个加固杆，任一加固件杆与套筒的夹角为20～60
°
，加固杆的一端与套筒的圆周侧壁铰接，另一端朝着远离钢架的方向延伸并插入与其相对应的通孔内；加固杆为内部中空结构，加固杆的圆周侧壁上间隔设有多个注浆孔。
24.本实用新型至少包括以下有益效果：本实用新型将未发挥应有锚固效应的系统锚杆取消，加快了施工进度，促进初期支护的封闭，减少了初期支护的下沉，同时在隧道供部的两侧配合设置了锁脚锚管，保证了初期支护的支撑效果，锁脚锚管对钢拱架进行约束，能有效的防止钢拱架发生转动和移动，提高钢拱架的整体稳定性，防止初支阶段出现较大的变形。
25.本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
26.图1为本实用新型所述的初期支护体系的结构示意图；
27.图2为本实用新型三台阶开挖隧道断面的结构示意图；
28.图3为本实用新型锁脚锚管的结构示意图；
29.图4为本实用新型锁脚锚管在加固杆伸长状态下的结构示意图。
30.说明书附图：1-钢拱架2-锚杆3-锁脚锚管31-管体32-转轴33-套筒34-加固杆。
具体实施方式
31.下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
32.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
33.需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
34.在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，并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。
35.如图1～2所示，本实用新型提供一种浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，其包括：
36.钢筋网，其铺设于隧道拱部内壁上；
37.钢拱架1，其铺设所述钢筋网靠近隧道中心的一侧；
38.喷射混凝土层，其喷射于隧道拱部且将钢拱架覆盖；喷射混凝土层包括初喷混凝土层和复喷混凝土层，隧道开挖后首先初喷混凝土封闭岩面，然后进行铺设钢拱架，再进行复喷混凝土形成将钢拱架覆盖的混凝土层；
39.系统锚杆，其设于隧道拱部90
°
以下至墙脚的区域；
40.多组锁脚锚管，每侧墙脚处插设一组锁脚锚管，且每台阶拱脚处插设一组锁脚锚管。
41.在上述技术方案中，本实用新型将未发挥应有锚固效应的系统锚杆取消，加快了施工进度，促进初期支护的封闭，减少了初期支护的下沉，同时在隧道供部的两侧配合设置了锁脚锚管，保证了初期支护的支撑效果，锁脚锚管对钢拱架进行约束，能有效的防止钢拱架发生转动和移动，提高钢拱架的整体稳定性，防止初支阶段出现较大的变形。本实用新型将拱顶90
°
范围内的系统锚杆取消，并配合设置锁脚锚管，既能方便施工、又能保证施工安全，节省大量投资，具有广泛的推广应用前景。
42.另一种技术方案中，所述的浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，隧道拱部90
°
以下至墙脚的区域的中心线与隧道的中心线重合。将隧道供部中间区域，且位于拱顶90
°
范围内的不能发挥锚固效用的部分系统锚杆取消，保留隧道供部两侧的系统锚杆，且两侧的系统锚杆对称设置，提高系统锚杆的支护效果。
43.另一种技术方案中，所述的浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，多组锁脚锚管位于隧道洞体的同一横断面上。提高多组锁脚锚管对初期支护的支撑的稳固性。
44.另一种技术方案中，所述的浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，每组锁脚锚管包括两个位于同一隧道横断面上的锁脚锚管3，任一锁脚锚管倾斜向下插入围岩中。两个锁脚锚管以倾斜角度插入围岩中，有利于初期支护体系内力的发挥，进而有效减小围岩变形，提高隧道初期支护体系的自稳性能，有助于隧道初期支护快速成形、自稳，尽可能减少因初期支护封闭成形导致的下沉量。
45.另一种技术方案中，所述的浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，任一锁脚锚管与竖直方向的夹角为30～45
°
。设置合理的锁脚锚管插入角度，进一步提高锁脚锚管对初期支护体系的支撑效果。
46.另一种技术方案中，所述的浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，系统锚杆包括多个呈梅花形布置的锚杆2，且任一锚杆的长度为300～400cm。设置合理的系统锚杆布设方式，和锚杆的长度尺寸，在保证对支护体系提供支撑作用的同时，尽可能降低工程造价。
47.另一种技术方案中，所述的浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，钢筋网采用20cm
×
20cm的网片拼接而成，网片的钢筋直径为8mm。将多个网片进行依次拼接形成铺设于隧道供部的钢筋网，便于施工，选择合适的直径尺寸保证钢筋网的施工要求。
48.另一种技术方案中，所述的浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，喷射混凝土层采用c25混凝土进行喷射。选择适用于隧道初期支护的c25混凝土，保证隧道初期支护的施工质量。
49.另一种技术方案中，所述的浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，任一锁脚锚管为钢管，且外径为60～89mm，厚度为4～5mm，长度为400～600cm。设置合理的锁脚锚管的制作材质、尺寸特性，在尽可能发挥锁脚锚管的支撑效用的同时控制工程造价。
50.如图3～4所示，另一种技术方案中，所述的浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，任一锁脚锚管包括：
51.管体31，其上设有多个通孔；实际施工中，在将锁脚锚管插入围岩中后，管体的靠近隧道内侧的一端与钢架连接，可采用焊接等连接方式；
52.转轴32，其同轴转动设于管体的内部；转轴的靠近钢架的一端突出于管体的一端；
53.套筒33，其同轴位于管体的内部，且转动套设于转轴的远离钢架的另一端；套筒的内壁与转轴的外壁螺纹连接，套筒与管体沿竖直方向滑动连接；
54.多个加固杆34，其间隔设于套筒的外部，一个通孔对应设置一个加固杆，任一加固件杆与套筒的夹角为20～60
°
，加固杆的一端与套筒的圆周侧壁铰接，另一端朝着远离钢架的方向延伸并插入与其相对应的通孔内；加固杆为内部中空结构，加固杆的圆周侧壁上间隔设有多个注浆孔。多个加固杆排布方式具体为：沿套筒轴线方向间隔设置的多组加固杆，任一一组加固杆多个包括沿圆周方向间隔设置的加固杆，任一加固杆的外径为锁脚锚管外径的六分之一。
55.在上述技术方案中，本实用新型在锁脚锚管的管体内设置可插入围岩土层内的加固杆，犹如多个树根吸附于围岩土层内，大大提高了锁脚锚管的锚固力和稳定性。
56.锁脚锚管在插入围岩内之前，套筒位于最靠近转轴一端的位置，多个加固杆收纳于管体内，任一加固杆的另一端刚好位于相对应的通孔内，加固杆的另一端未突出于管体的外壁，便于将锁脚锚管的打入围岩，此时加固杆与套筒轴线的夹角为最小；将锁脚锚管打入围岩后，相对管体转动转轴，转轴的转动带动套筒沿其轴线方向的滑动，且滑动方向为远离转轴的一端的方向，套筒的滑动带动任一加固杆一端的移动，随着套筒的滑动，加固杆与套筒的轴线的夹角逐渐变大，使得加固杆的另一端穿过相对应的通孔从管体内部移出，并插入围岩土层内，当套筒朝着远离转轴移动至极限位置时，任一加固杆与套筒的轴线的夹角为最大，加固杆插入围岩的长度为最大，此时，多个加固杆犹如锁脚锚管的多个树根一样锚固于围岩土层内，随后向管体内浇筑水泥砂浆，水泥砂浆从位于管体内部的注浆孔进入加固杆内部，随后通过位于管体外部的注浆孔流出并与围岩接触，待水泥砂浆固化后，加固杆与围岩牢固的连接，进一步增强了锁脚锚管的锚固性和稳定性。
57.本实用新型适用于三台阶分步开挖施工作业，与现有初期支护构造相比较，设立在每步开挖完成后，均在左右拱脚位置设置锁脚锚管，有效的控制了初期支护的下沉量。拱顶90
°
范围内系统锚杆的取消，部分系统锚杆与锁脚锚管的设置，既能方便施工、又能保证施工安全，节省大量投资，具有广泛的推广应用前景。
58.三台阶分部开挖施工期间每次开挖断面较小，可更好的控制隧道的初期结构的下沉。并且此种方法能较快的推进核心土的挖掘，可以提供更大的施工操作面，有利于施工的进行。为保证取消部分系统锚杆及设立锁脚锚管为特点的初期支护结构在施工中的适用性，初期支护结构特点为减少系统锚杆的设置，同时根据开挖台阶设立锁脚锚管。针对三台阶分部开挖的大断面黄土隧道初期支护的提出，可以更好的指导施工。
59.这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型
的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
60.尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
技术特征：
1.浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，其特征在于，其包括：钢筋网，其铺设于隧道拱部内壁上；钢拱架，其铺设所述钢筋网靠近隧道中心的一侧；喷射混凝土层，其喷射于隧道拱部且将钢拱架覆盖；系统锚杆，其设于隧道拱部90
°
以下至墙脚的区域；多组锁脚锚管，每侧墙脚处插设一组锁脚锚管，且每台阶拱脚处插设一组锁脚锚管。2.如权利要求1所述的浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，其特征在于，隧道拱部90
°
以下至墙脚的区域的中心线与隧道的中心线重合。3.如权利要求1所述的浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，其特征在于，多组锁脚锚管位于隧道洞体的同一横断面上。4.如权利要求3所述的浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，其特征在于，每组锁脚锚管包括两个位于同一隧道横断面上的锁脚锚管，任一锁脚锚管倾斜向下插入围岩中，且两个锁脚锚管与竖直方向形成的夹角角度不同。5.如权利要求4所述的浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，其特征在于，任一锁脚锚管与竖直方向的夹角为30～45
°
。6.如权利要求1所述的浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，其特征在于，系统锚杆包括多个呈梅花形布置的锚杆，且任一锚杆的长度为300～400cm。7.如权利要求1所述的浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，其特征在于，钢筋网采用20cm
×
20cm的网片拼接而成，网片的钢筋直径为8mm。8.如权利要求1所述的浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，其特征在于，喷射混凝土层采用c25混凝土进行喷射。9.如权利要求1所述的浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，其特征在于，任一锁脚锚管为钢管，且外径为60～89mm，厚度为4～5mm，长度为400～600cm。10.如权利要求1所述的浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，其特征在于，任一锁脚锚管包括：管体，其上设有多个通孔；转轴，其同轴转动设于管体的内部；转轴的靠近钢架的一端突出于管体端部；套筒，其同轴位于管体的内部，且转动套设于转轴的远离钢架的另一端；套筒的内壁与转轴的外壁螺纹连接，套筒与管体沿竖直方向滑动连接；多个加固杆，其间隔设于套筒的外部，一个通孔对应设置一个加固杆，任一加固件杆与套筒的夹角为20～60
°
，加固杆的一端与套筒的圆周侧壁铰接，另一端朝着远离钢架的方向延伸并插入与其相对应的通孔内；加固杆为内部中空结构，加固杆的圆周侧壁上间隔设有多个注浆孔。
技术总结
本实用新型公开了一种浅埋大断面黄土隧道初期支护体系，其包括：钢筋网，其铺设于隧道拱部内壁上；钢拱架，其铺设所述钢筋网靠近隧道中心的一侧；喷射混凝土层，其喷射于隧道拱部且将钢拱架覆盖；系统锚杆，其设于隧道拱部90
技术研发人员：
石恒岳 陈圣波 刘弘扬 安泽 王晗 于咏妍 陈南
受保护的技术使用者：
甘肃路桥第三公路工程有限责任公司
技术研发日：
2021.09.13
技术公布日：
2022/10/27
