【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及地下水封洞庫，特別是一種地下水封洞庫大斷面洞室拱架支護結構及其施工方法。
技術介紹
1、地下水封洞庫主要是為滿足國家石油供應及存儲，應對突發情況而建設，是國家能源建設發展的民生工程和戰略工程。地下水封洞庫工程是一種通過人工在穩定地下水位線以下一定深度的巖石中開挖修建大型洞室群，用以存儲原油、液化石油氣及成品油等石油資源的工程。
2、地下水封洞庫的主洞室(也稱儲油洞室)是存儲油品的主要構筑物，具有以下幾個特點：(1)庫容規模大。一般儲油庫容在100萬m3至1000萬m3不等。(2)洞室斷面大。一般采用直墻圓拱形或曲墻式斷面，跨度20m左右，高度30m左右。(3)洞室埋深大。主洞室深埋于地下，埋深多在100m至200m左右。(4)地質條件復雜。主洞室布置集中，占地約數平方公里，不良地質構造不易避讓，地質條件復雜。(5)洞室圍巖穩定性要求高。主洞室一般僅采用錨噴支護作為永久支護，設計使用年限長達50年，需確保支護結構的長久穩定有效。
3、目前國內已完成4個國家石油儲備庫的建設，主洞室斷面跨度均在20m左右，高度30m左右。在建設過程中，不同程度的遇到了影響洞室穩定性的蝕變帶、破碎帶及大規模的不穩定塊體，這對于圍巖的穩定控制提出了相當高的要求。隨著國儲庫建設的推進及設計理念的調整，目前較多的工程主洞室采用曲墻式斷面，為保證不良地質洞段圍巖的穩定性，也采取了拱架支護，但受開挖斷面影響，拱架的剛度及整體性問題較難處理。
4、曲墻式斷面不同于直墻圓拱形斷面，曲墻式斷面由于整個開挖輪廓線由幾組圓
5、型鋼拱架在設計時，需與開挖洞室輪廓線保持適應，并且提供足夠的剛度與穩定性。同時考慮到主洞室開挖高度達30m，曲墻式斷面拱架需克服大跨度帶來的剛度不足的問題。曲墻式斷面的主洞室一般設計成如圖1的形式，且按照分層開挖的方式進行施工。在開挖過程中頂層的圍巖穩定問題最為突出。從圖1中可以看出，從第二層h2開挖高度范圍來看，主洞室輪廓線為往內收斷面，因此在立拱過程中，拱架也需要內收，這大大削減了拱架的剛度，減小了拱架支撐力。
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題是，基于地下水封洞庫主洞室立拱洞段拱架整體性及拱腳處理面臨的技術難題，本專利技術提供一種能提高主洞室圍巖穩定性，保證地下水封洞庫安全的地下水封洞庫大斷面洞室拱架支護結構及其施工方法。
2、為解決上述技術問題，本專利技術采用了如下技術方案：
3、一種地下水封洞庫大斷面洞室拱架支護結構，包括沿洞室長度方向緊貼圍巖安裝的多榀型鋼拱架，所述多榀型鋼拱架的拱腳部位通過水平安裝的型鋼地梁連接成整體，且相鄰型鋼拱架之間設置錨筋樁，所述錨筋樁的一端與所述型鋼地梁固定連接，另一端錨固在洞室圍巖內。
4、為解決地下水封洞庫工程中大跨度主洞室(跨度20m左右，高度30m左右)穿越蝕變帶、破碎帶及較大范圍不穩定塊體長洞段時，型鋼拱架受洞室斷面過大而剛度不足，整體穩定性較差的問題，本專利技術采用型鋼地梁將各型鋼拱架連接成整體，并在相鄰型鋼拱架之間設置錨筋樁，錨筋樁的一端與型鋼地梁固定連接，另一端錨固在洞室圍巖內，不僅提高了洞室內型鋼拱架的整體性，而且拱架的拱腳部位支撐力得到了增強，克服了現有技術存在的大斷面洞室拱架支撐性及剛度不足的難題，提高了不良地質洞段大跨度主洞室圍巖穩定性，相較于傳統強支護或者縮斷面處理方案具有明顯技術優勢。
5、優選地，所述錨筋樁包括多根錨筋及一根由無縫鋼管制成的注漿管，且多根錨筋與注漿管連接成一體。
6、優選地，所述錨筋樁的造孔直徑為100mm－120mm。
7、優選地，所述造孔內通過所述注漿管注滿水泥砂漿。
8、優選地，所述圍巖內設有系統錨桿，所述型鋼拱架與所述系統錨桿固定連接。
9、優選地，所述型鋼地梁通過角鋼與型鋼拱架焊接牢固。
10、優選地，所述型鋼拱架由多個拱架段依次拼接而成，且所述拱架段的端部預留鋼墊板。
11、基于同一專利技術構思，本專利技術還提供了一種所述地下水封洞庫大斷面洞室拱架支護結構施工方法，其包括下列步驟：
12、1)洞室開挖，查明地質條件，確定采用所述地下水封洞庫大斷面洞室拱架支護結構進行施工；
13、2)在洞室內安裝型鋼拱架；
14、3)在洞室內安裝系統錨桿及鋼筋網片；
15、4)噴射混凝土施工；
16、5)鑿除各型鋼拱架拱腳部位混凝土，安裝型鋼地梁；
17、6)在圍巖內為錨筋樁的安裝造孔，造孔完成后將多根錨筋與注漿管焊接成一體形成錨筋樁，并在將錨筋樁放入造孔內后，注入水泥砂漿將錨筋樁錨固在造孔內；
18、7)將露出在外的錨筋樁與型鋼地梁焊接固定；
19、8)檢查與驗收；
20、9)復噴混凝土覆蓋錨筋樁及型鋼地梁；
21、10)繼續下層洞室開挖。
22、優選地，所述洞室分層開挖，邊挖邊進行型鋼拱架的安裝。
23、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
24、①技術效益上。主洞室作為地下水封洞庫工程最重要的構筑物，同時也是施工風險最大的結構，如何快速高效地完成設計庫容的洞室開挖至關重要。在遇到大范圍蝕變帶、破碎帶以及不穩定塊體洞段時，受斷面形狀影響全環弧形型鋼拱架剛度不足，本專利技術通過采用型鋼地梁將各型鋼拱架連接成整體，并在相鄰型鋼拱架之間設置錨筋樁，錨筋樁的一端與型鋼地梁固定連接，另一端錨固在洞室圍巖內，不僅大幅度提高了型鋼拱架的整體穩定性，確保了大斷面洞室在較差地質條件情況下的安全性，而且本專利技術結構簡單、施工便利，成型效果佳，補充了地下水封洞庫大斷面主洞室剛性支護結構類型。
25、②經濟效益上。大規模主洞室群在施工過程中不可避免會遇到地質條件較差的情況，通過采用本專利技術型鋼拱架錨筋樁地梁結構，可快速高效通過，有效的確保了工期實現，同時避免采用高強度支護帶來的巨大投資，是一種經濟簡便，施工可行的支護形式。
26、③社會效益上。地下水封洞庫是十分重要的戰略工程、民生工程，主洞室為儲存油品的重要構筑物，本專利技術型鋼拱架錨筋樁地梁結構補充了主洞室支護型式，可為類似工程提供解決方案，對于地下水封洞庫行業發展，工程建設技術具有重要補充作用。該技術應用前景較廣，對促進行業科技進步具有顯著的作用和意義。
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1.一種地下水封洞庫大斷面洞室拱架支護結構，包括沿洞室長度方向緊貼圍巖安裝的多榀型鋼拱架，其特征在于：所述多榀型鋼拱架的拱腳部位通過水平安裝的型鋼地梁連接成整體，且相鄰型鋼拱架之間設置錨筋樁，所述錨筋樁的一端與所述型鋼地梁固定連接，另一端錨固在洞室圍巖內。
2.根據權利要求1所述地下水封洞庫大斷面洞室拱架支護結構，其特征在于，所述錨筋樁包括多根錨筋及一根由無縫鋼管制成的注漿管，且多根錨筋與注漿管連接成一體。
3.根據權利要求2所述地下水封洞庫大斷面洞室拱架支護結構，其特征在于，所述錨筋樁的造孔直徑為100mm－120mm。
4.根據權利要求3所述地下水封洞庫大斷面洞室拱架支護結構，其特征在于，所述造孔內通過所述注漿管注滿水泥砂漿。
5.根據權利要求1所述地下水封洞庫大斷面洞室拱架支護結構，其特征在于，所述圍巖內設有系統錨桿，所述型鋼拱架與所述系統錨桿固定連接。
6.根據權利要求1所述地下水封洞庫大斷面洞室拱架支護結構，其特征在于，所述型鋼地梁通過角鋼與型鋼拱架焊接牢固。
7.根據權利要求1所述地下水封洞庫大斷
8.一種權利要求1－7中任一項所述地下水封洞庫大斷面洞室拱架支護結構施工方法，其特征在于，包括下列步驟：
9.根據權利要求8所述地下水封洞庫大斷面洞室拱架支護結構施工方法，其特征在于，所述洞室分層開挖，邊挖邊進行型鋼拱架的安裝。
...【技術特征摘要】
1.一種地下水封洞庫大斷面洞室拱架支護結構，包括沿洞室長度方向緊貼圍巖安裝的多榀型鋼拱架，其特征在于：所述多榀型鋼拱架的拱腳部位通過水平安裝的型鋼地梁連接成整體，且相鄰型鋼拱架之間設置錨筋樁，所述錨筋樁的一端與所述型鋼地梁固定連接，另一端錨固在洞室圍巖內。
2.根據權利要求1所述地下水封洞庫大斷面洞室拱架支護結構，其特征在于，所述錨筋樁包括多根錨筋及一根由無縫鋼管制成的注漿管，且多根錨筋與注漿管連接成一體。
3.根據權利要求2所述地下水封洞庫大斷面洞室拱架支護結構，其特征在于，所述錨筋樁的造孔直徑為100mm－120mm。
4.根據權利要求3所述地下水封洞庫大斷面洞室拱架支護結構，其特征在于，所述造孔內通過所述注漿管注滿水泥砂漿。...
【專利技術屬性】
技術研發人員：童凱，王健野，楊萌，周群林，楊圭，
申請(專利權)人：中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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