CN111648792A - 一种小净距重叠隧道支护结构 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例公开一种小净距重叠隧道支护结构，涉及隧道施工技术领域，所述小净距重叠隧道支护结构，包括下层隧道和位于下层隧道正上方的上层隧道；上层隧道与下层隧道的走向相一致；在下层隧道拱部围岩中竖向向上依次打入有第一段型钢和第二段型钢；其中，第二段型钢与第一段型钢上下位置对应；第二段型钢的底端与下层拱部型钢钢架焊接连接；在下层拱部型钢钢架两侧施作有锚杆；上层隧道仰拱钢架与第一段型钢的顶端焊接在一起，在第一段型钢的底端和第二段型钢的顶端之间预留间隙；上层隧道仰拱钢架两侧施作有锁脚型钢钢架。本发明适用于上下层重叠隧道的开挖施工。

Description

一种小净距重叠隧道支护结构

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种小净距重叠隧道支护结构。

背景技术

受工程条件制约，上下层重叠铁路工程在交通建设中越来越频繁的出现。目前国内外对于上下重叠隧道已经开展了大量的研究工作，其研究方向主要集中在小净距重叠隧道、施工力学行为分析、施工控制技术及施工顺序等方面。尚未有关于隧道建成后长期使用过程中所可能出现的不利影响的研究。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种小净距重叠隧道支护结构，能够防止或减小隧道建成后的长期使用过程中，下层隧道拱部型钢钢架承受力过大而导致的下层隧道变形的情况发生。

本发明实施例提供的小净距重叠隧道支护结构，包括：下层隧道和位于下层隧道正上方的上层隧道；上层隧道与下层隧道的走向相一致；在下层隧道拱部围岩中竖向向上依次打入有第一段型钢和第二段型钢；其中，第二段型钢与第一段型钢上下位置对应；第二段型钢的底端与下层拱部型钢钢架焊接连接；在下层拱部型钢钢架两侧施作有锚杆；上层隧道仰拱钢架与第一段型钢的顶端焊接在一起，在第一段型钢的底端和第二段型钢的顶端之间预留间隙；上层隧道仰拱钢架两侧施作有锁脚型钢钢架。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，在下层隧道拱部围岩中竖向向上钻设有型钢打入孔；型钢打入孔的横截面尺寸等于第一段型钢横截面的尺寸，型钢打入孔的长度大于或等于第一段型钢的长度和第二段型钢的长度之和；第一段型钢和第二段型钢打入至所述型钢打入孔中。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，第一段型钢的底端有定位结构，第二段型钢顶端有定位结构；第二段型钢顶端的定位结构与第一段型钢的底端的定位结构对准连接在一起。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述型钢打入孔包括直通型型钢打入孔和分段型型钢打入孔；在所述分段型型钢打入孔中依次打入有第一段型钢和第二段型钢；在所述直通型型钢打入孔中，打入有直通型型钢。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述直通型型钢打入孔包括：第一排直通型型钢打入孔、第二排直通型型钢打入孔和第三排直通型型钢打入孔；所述分段型型钢打入孔包括：第一排分段型型钢打入孔、第二排分段型型钢打入孔、第三排分段型型钢打入孔、第四排分段型型钢打入孔、第五排分段型型钢打入孔和第六排分段型型钢打入孔；

在所述下层隧道拱部中心线位置处的围岩中，竖向向上钻设有所述第一排直通型型钢打入孔；

在所述下层隧道拱部中心线两侧第一对称位置处的围岩中，竖向向上钻设有所述第二排直通型型钢打入孔和第三排直通型型钢打入孔；所述第二排直通型型钢打入孔和所述第三排直通型型钢打入孔相对所述下层隧道拱部中心线对称布置；

在所述下层隧道拱部中心线两侧第二对称位置处的围岩中，竖向向上钻设所述第一排分段型型钢打入孔和所述第二排分段型型钢打入孔；所述第二对称位置相对所述第一对称位置更加远离所述下层隧道拱部中心线，所述第一排分段型型钢打入孔与所述第二排直通型型钢打入孔相邻，所述第二排分段型型钢打入孔与所述第三排直通型型钢打入孔相邻，且所述第一排分段型型钢打入孔和所述第二排分段型型钢打入孔相对所述下层隧道拱部中心线对称布置；

在所述下层隧道拱部中心线两侧第三对称位置处的围岩中，竖向向上钻设有所述第三排分段型型钢打入孔和所述第四排分段型型钢打入孔；所述第三对称位置相对所述第二对称位置更加远离所述下层隧道拱部中心线，所述第三排分段型型钢打入孔与所述第一排分段型型钢打入孔相邻，所述第四排分段型型钢打入孔与所述第二排分段型型钢打入孔相邻，且所述第三排分段型型钢打入孔和所述第四排分段型型钢打入孔相对所述下层隧道拱部中心线对称布置；

在所述下层隧道拱部中心线两侧第四对称位置处的围岩中，竖向向上钻设有所述第五排分段型型钢打入孔和所述第六排分段型型钢打入孔；所述第四对称位置相对所述第三对称位置更加远离所述下层隧道拱部中心线，所述第五排分段型型钢打入孔与所述第三排分段型型钢打入孔相邻，所述第六排分段型型钢打入孔与所述第四排分段型型钢打入孔相邻，且所述第五排分段型型钢打入孔和所述第六排分段型型钢打入孔相对所述下层隧道拱部中心线对称布置。

本发明实施例中，在下层隧道拱部围岩中竖向向上打入有第一段型钢和第二段型钢，第二段型钢与第一段型钢上下位置对应，第二段型钢的底端与下层拱部型钢钢架焊接连接，，上层隧道仰拱钢架与第一段型钢的顶端焊接在一起，在第一段型钢的底端和第二段型钢的顶端之间预留有间隙。这样，可通过第一段型钢的底端和第二段型钢的顶端之间预留的间隙，对上下层重叠隧道建设完成后长期使用过程中出现的因上层隧道沉降对下层拱部型钢钢架带来的压力进行缓冲和吸收，起到让压作用，防止或减小下层隧道拱部型钢钢架承受力过大而导致的下层隧道变形的情况发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明一实施例小净距重叠隧道支护结构示意图；

图2为本发明另一实施例小净距重叠隧道支护结构示意图；

图3为本发明实施例小净距重叠隧道施工方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。应当明确，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种小净距重叠隧道支护结构，小净距重叠隧道是指下层隧道拱顶至上层隧道仰拱之间净距为2-5m的上下层重叠隧道。图1为本发明一实施例小净距重叠隧道支护结构示意图，参看图1，本实施例的小净距重叠隧道支护结构包括：

下层隧道T1和位于下层隧道正上方的上层隧道T2；上层隧道T2与下层隧道T1的走向相一致；

在下层隧道拱部围岩中竖向向上依次打入有第一段型钢D1和第二段型钢D2；其中，第二段型钢D2与第一段型钢D1上下位置对应；第二段型钢D2的底端与下层拱部型钢钢架焊接连接；在下层拱部型钢钢架两侧施作有锚杆；

上层隧道仰拱钢架与第一段型钢D1的顶端焊接在一起，在第一段型钢D1的底端和第二段型钢D2的顶端之间预留间隙；上层隧道仰拱钢架两侧施作有锁脚型钢钢架。

本发明实施例中，在下层隧道拱部围岩中竖向向上打入有第一段型钢D1和第二段型钢D2，第二段型钢D2与第一段型钢D1上下位置对应，第二段型钢D2的底端与下层拱部型钢钢架焊接连接，，上层隧道仰拱钢架与第一段型钢D1的顶端焊接在一起，在第一段型钢D1的底端和第二段型钢D2的顶端之间预留有间隙。这样，可通过第一段型钢D1的底端和第二段型钢D2的顶端之间预留的间隙，对上下层重叠隧道建设完成后长期使用过程中出现的因上层隧道沉降对下层拱部型钢钢架带来的压力进行缓冲和吸收，起到让压作用，防止或减小下层隧道拱部型钢钢架承受力过大而导致的下层隧道变形的情况发生。

为了在上下层重叠隧道建设过程中，提高上下层隧道并行掘进的安全性，在第一段型钢D1的底端和第二段型钢D2的顶端之间的预留间隙内，可设有能够产生形变的预支撑件(图中未示出)，通过预支撑件，将第二段型钢D2的顶端与第一段型钢D1的底端连接在一起，在第二段型钢D2的顶端与第一段型钢D1的底端之间产生预支撑力，这样，下层隧道拱部型钢钢架、第二段型钢D2、预支撑件、第一段型钢D1和上层隧道仰拱钢架形成一整体支撑结构，从而可提高上下层隧道并行掘进的安全性。上下层隧道并行掘进，待隧道沉降稳定后，上层隧道初期支护内二衬及下层隧道双层支护内二衬可同时施工，对于工效的提高、工程进度的加快都具有较大的现实意义。当上下层重叠隧道建设完成后的长期使用过程中，出现上层隧道沉降时，所述预支撑件可收外力挤压而产生收缩变形，使第一段型钢D1的底端和第二段型钢D2的顶端之间预留的间隙缩小，对因上层隧道沉降对下层拱部型钢钢架带来的压力进行缓冲和吸收，防止下层隧道拱部型钢钢架承受力过大而导致的下层隧道变形的情况发生。第二段型钢D2、预支撑件和第一段型钢D1组合在一起可形成刚性支撑，相对于采用单根整体型钢的刚性支撑而言，本实施例的方案将型钢分为两段，既便于加工运输，也便于施工时竖向向上打入下层隧道拱部围岩中。

在一实施例中，为保证第一段型钢D1和第二段型钢D2打入下层隧道拱部围岩后，上下位置竖直对应，在上述实施例的基础上，第一段型钢D1的底端有定位结构(图中未示出)，第二段型钢D2顶端有定位结构；第二段型钢D2顶端的定位结构与第一段型钢D1的底端的定位结构对准连接在一起。在一个例子中，该定位结构可以包括设在第二段型钢D2上端部的定位柱和设在第一段型钢D1下端部的定位孔，定位柱与定位孔相配合，实现第二段型钢D2和第一段型钢D1的上下竖直对应。在另一个例子中，该定位结构可以包括设在第二段型钢D2上端部和设在第一段型钢D1下端部的W型结构端面或V型结构端面，第二段型钢D2上端部的W型结构端面可以和设在第一段型钢D1下端部的W型结构端面相咬合，或者，第二段型钢D2上端部的V型结构端面可以和设在第一段型钢D1下端部的V型结构端面相咬合，实现第二段型钢D2和第一段型钢D1的上下竖直对应。

当在第一段型钢D1的底端和第二段型钢D2的顶端之间的预留间隙内，设有所述预支撑件时，可在第一段型钢D1的底端端面上和第二段型钢D2的顶端端面上分别开设定位槽，所述预支撑件的顶端位于第一段型钢D1的底端端面的定位槽中，底端位于第二段型钢D2的顶端端面的定位槽中，通过定位槽可为预支撑件提供稳定支撑和定位作用。

在一实施例中，在上述实施例的基础上，在下层隧道拱部围岩中竖向向上钻设有型钢打入孔(图中未示出)；型钢打入孔的横截面尺寸等于第一段型钢D1横截面的尺寸，型钢打入孔的长度大于或等于第一段型钢D1的长度和第二段型钢D2的长度之和；第一段型钢D1和第二段型钢D2打入至所述型钢打入孔中。

在下层隧道拱部围岩中打入第一段型钢D1之前，先在下层隧道拱部围岩中竖向向上钻设型钢打入孔，并且使型钢打入孔的横截面尺寸等于第一段型钢D1横截面的尺寸，这样可在下层隧道拱部围岩中顺利打入第一段型钢D1的同时，防止第一段型钢D1在打入过程中挤压破碎下层隧道拱部围岩，可有效保护围岩的稳定性。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述型钢打入孔包括直通型型钢打入孔(图中未示出)和分段型型钢打入孔(图中未示出)；在所述分段型型钢打入孔中依次打入有第一段型钢和第二段型钢；在所述直通型型钢打入孔中，打入有直通型型钢。

本实施例中，除了在下层隧道拱部围岩中竖向打入有分段形式的型钢之外，还打入有直通型型钢(即一个整体结构形式的型钢)，通过直通型型钢将下层拱部型钢钢架和上层隧道仰拱钢架刚性连接在一起，结合下层拱部围岩，形成一整体支撑结构，这样可兼顾减小上层隧道长期使用过程中出现的沉降对下层拱部型钢钢架带来不利影响，也可在上下层隧道掘进施工时，提高施工安全性和加快工程进度。

在一个例子中，所述直通型型钢打入孔包括：第一排直通型型钢打入孔、第二排直通型型钢打入孔和第三排直通型型钢打入孔；所述分段型型钢打入孔包括：第一排分段型型钢打入孔、第二排分段型型钢打入孔、第三排分段型型钢打入孔、第四排分段型型钢打入孔、第五排分段型型钢打入孔和第六排分段型型钢打入孔；

在所述下层隧道拱部中心线位置处的围岩中，竖向向上钻设有所述第一排直通型型钢打入孔；

在所述下层隧道拱部中心线两侧第一对称位置处的围岩中，竖向向上钻设有所述第二排直通型型钢打入孔和第三排直通型型钢打入孔；所述第二排直通型型钢打入孔和所述第三排直通型型钢打入孔相对所述下层隧道拱部中心线对称布置；

在所述下层隧道拱部中心线两侧第二对称位置处的围岩中，竖向向上钻设所述第一排分段型型钢打入孔和所述第二排分段型型钢打入孔；所述第二对称位置相对所述第一对称位置更加远离所述下层隧道拱部中心线，所述第一排分段型型钢打入孔与所述第二排直通型型钢打入孔相邻，所述第二排分段型型钢打入孔与所述第三排直通型型钢打入孔相邻，且所述第一排分段型型钢打入孔和所述第二排分段型型钢打入孔相对所述下层隧道拱部中心线对称布置；

在所述下层隧道拱部中心线两侧第三对称位置处的围岩中，竖向向上钻设有所述第三排分段型型钢打入孔和所述第四排分段型型钢打入孔；所述第三对称位置相对所述第二对称位置更加远离所述下层隧道拱部中心线，所述第三排分段型型钢打入孔与所述第一排分段型型钢打入孔相邻，所述第四排分段型型钢打入孔与所述第二排分段型型钢打入孔相邻，且所述第三排分段型型钢打入孔和所述第四排分段型型钢打入孔相对所述下层隧道拱部中心线对称布置；

在所述下层隧道拱部中心线两侧第四对称位置处的围岩中，竖向向上钻设有所述第五排分段型型钢打入孔和所述第六排分段型型钢打入孔；所述第四对称位置相对所述第三对称位置更加远离所述下层隧道拱部中心线，所述第五排分段型型钢打入孔与所述第三排分段型型钢打入孔相邻，所述第六排分段型型钢打入孔与所述第四排分段型型钢打入孔相邻，且所述第五排分段型型钢打入孔和所述第六排分段型型钢打入孔相对所述下层隧道拱部中心线对称布置。

图2为本发明另一实施例小净距重叠隧道支护结构示意图，参看图2，第一排直通型型钢打入孔中打入有第一排直通型型钢L1，第二排直通型型钢打入孔中打入有第二排直通型型钢L2，第三排直通型型钢打入孔中打入有第三排直通型型钢L3。

第一排分段型型钢打入孔中打入有第一排分段型型钢S1，第二排分段型型钢打入孔中打入有第二排分段型型钢S2，第三排分段型型钢打入孔中打入有第三排分段型型钢S3，第四排分段型型钢打入孔中打入有第四排分段型型钢S4，第五排分段型型钢打入孔中打入有第五排分段型型钢S5，第六排分段型型钢打入孔中打入有第六排分段型型钢S6。

本实施例中，将直通型型钢打入到下层隧道拱部靠近拱部中心线位置处的围岩中(即打入到下层隧道拱部的拱顶位置处的围岩中)，而将分段型型钢打入到下层隧道拱部远离拱部中心线位置处的围岩中，这样，在依靠直通型型钢提供稳定支护的同时，可更好地利用分段型型钢吸收上层隧道的围岩下沉时施加到下层隧道拱部钢架的应力，防止或在一定程度上阻止下层隧道产生变形。

在上述实施例中，进一步地，下层隧道拱部中心线(即下层隧道拱顶顶部中心线)同一侧的分段型型钢，越远离下层隧道拱部中心线，分段型型钢中的所述间隙越大，这样可以更好地吸收上层隧道的围岩下沉时施加到下层隧道拱部钢架的应力，防止或在一定程度上阻止下层隧道产生变形。

上述实施例中，第一排分段型型钢、第三排分段型型钢和第五排分段型型钢处于下层隧道拱部中心线的其中一侧；第二排分段型型钢、第四排分段型型钢和第六排分段型型钢处于下层隧道拱部中心线的另一侧。

第三排分段型型钢中的第一段型钢D1与第二段型钢D2之间的间隙，大于第一排分段型型钢中的第一段型钢D1与第二段型钢D2之间的间隙；第五排分段型型钢中的第一段型钢D1与第二段型钢D2之间的间隙，大于第三排分段型型钢中的第一段型钢D1与第二段型钢D2之间的间隙。

第四排分段型型钢中的第一段型钢D1与第二段型钢D2之间的间隙，大于第二排分段型型钢中的第一段型钢D1与第二段型钢D2之间的间隙；第六排分段型型钢中的第一段型钢D1与第二段型钢D2之间的间隙，大于第四排分段型型钢中的第一段型钢D1与第二段型钢D2之间的间隙。

针对上述小净距重叠隧道支护结构，本发明实施例还提供一种小净距重叠隧道施工方法，适用于上述小净距重叠隧道支护结构的施工，小净距重叠隧道是指支护结构净距为2-5m的上下层重叠隧道。图3为本发明一实施例小净距重叠隧道施工方法流程示意图，参看图3，本发明实施例包括如下步骤：

S100、开挖下层隧道。

下层隧道可采用全断面法或台阶法进行开挖。

S101、在下层隧道拱部围岩中竖向向上打入第一段型钢，在第一段型钢打入下层隧道拱部围岩后，接续第一段型钢，在下层隧道拱部围岩中竖向向上打入第二段型钢。

其中，第二段型钢与第一段型钢上下位置竖直对应，可通过第二段型钢为第一段型钢提供竖向支撑。在一个例子中，第二段型钢与第一段型钢的长度相等；在另一个例子中第二段型钢的长度大于第一段型钢的长度，具体地，第一段型钢的长度为第二段型钢的长度的三分之一或四分之一。

S102、施作下层隧道初期支护，将第二段型钢的底端与下层拱部型钢钢架焊接连接。

下层隧道初期支护，为下层隧道开挖后，为控制围岩应力适量释放和变形，增加结构安全度和方便施工，下层隧道开挖后立即施作刚度较小并作为永久承载结构一部分的结构层，具体可采用锚喷网结构。

S103、在下层拱部型钢钢架两侧施作锚杆。

S104、下层隧道初期支护施作完成后，在下层隧道初期支护内实施第二层初期支护。

下层隧道初期支护施作完成后，在下层隧道初期支护内实施第二层初期支护，即实施双层初期支护。

S105、开挖上层隧道，施作上层隧道初期支护，在第一段型钢的底端和第二段型钢的顶端之间预留间隙后，将上层隧道仰拱钢架与第一段型钢的顶端焊接在一起，同时于上层隧道仰拱钢架两侧施作锁脚型钢钢架。

在将上层隧道仰拱钢架与第一段型钢的顶端焊接之前，可将第一段型钢向上抽提预定距离，比如向上抽提1-5cm，使得第一段型钢的底端与第二段型钢的顶端之间预留出1-5cm的缝隙。将第一段型钢向上抽提预定距离后，将上层隧道仰拱钢架与第一段型钢的顶端焊接在一起。

S106、上下层隧道并行掘进，待隧道沉降稳定后，同时施作上层隧道初期支护内二衬及下层隧道双层支护内二衬。

为提高施工的安全性，下层隧道向前掘进一定距离(如20-50m)后，上层隧道开始与下层隧道一起并行掘进。待隧道沉降稳定后，同时施作上层隧道初期支护内二衬及下层隧道双层支护内二衬。

上下层重叠隧道建设完成后的长期使用过程中，可能会出现上层隧道沉降，导致下层隧道拱部型钢钢架承受力过大，进而导致下层隧道变形的情况发生。本发明实施例中，下层隧道开挖后，在下层隧道拱部围岩中竖向向上打入第一段型钢，在第一段型钢打入下层隧道拱部围岩后，接续第一段型钢，在下层隧道拱部围岩中竖向向上打入第二段型钢，第二段型钢与第一段型钢上下位置对应，第二段型钢的底端与下层拱部型钢钢架焊接连接，在第一段型钢的底端和第二段型钢的顶端之间预留间隙后，上层隧道仰拱钢架与第一段型钢的顶端焊接在一起。这样，可通过第一段型钢的底端和第二段型钢的顶端之间预留的间隙，对上下层重叠隧道建设完成后长期使用过程中出现的因上层隧道沉降对下层拱部型钢钢架带来的压力进行缓冲和吸收，起到让压作用，防止或减小下层隧道拱部型钢钢架承受力过大而导致的下层隧道变形的情况发生。

为了在上下层重叠隧道建设过程中，提高上下层隧道并行掘进的安全性，在第一段型钢的底端和第二段型钢的顶端之间的预留间隙内，可设有能够产生形变的预支撑件，通过预支撑件，将第二段型钢的顶端与第一段型钢的底端连接在一起，在第二段型钢的顶端与第一段型钢的底端之间产生预支撑力，这样，下层隧道拱部型钢钢架、第二段型钢、预支撑件、第一段型钢和上层隧道仰拱钢架形成一整体支撑结构，从而可提高上下层隧道并行掘进的安全性。上下层隧道并行掘进，待隧道沉降稳定后，上层隧道初期支护内二衬及下层隧道双层支护内二衬可同时施工，对于工效的提高、工程进度的加快都具有较大的现实意义。当上下层重叠隧道建设完成后的长期使用过程中，出现上层隧道沉降时，所述预支撑件可收外力挤压而产生收缩变形，使第一段型钢的底端和第二段型钢的顶端之间预留的间隙缩小，对因上层隧道沉降对下层拱部型钢钢架带来的压力进行缓冲和吸收，防止下层隧道拱部型钢钢架承受力过大而导致的下层隧道变形的情况发生。第二段型钢、预支撑件和第一段型钢组合在一起可形成刚性支撑，相对于采用单根整体型钢的刚性支撑而言，本实施例的方案将型钢分为两段，既便于加工运输，也便于施工时竖向向上打入下层隧道拱部围岩中。

在一实施例中，为保证第一段型钢和第二段型钢打入下层隧道拱部围岩后，上下位置竖直对应，在上述实施例的基础上，所述在第一段型钢打入所述型钢打入孔后，将第二段型钢顶端与第一段型钢的底端对准，接续第一段型钢，在所述型钢打入孔中打入第二段型钢，包括：在第一段型钢打入所述型钢打入孔后，将第二段型钢顶端的定位结构与第一段型钢的底端的定位结构对准，接续第一段型钢，在所述型钢打入孔中打入第二段型钢。在一个例子中，该定位结构可以包括设在第二段型钢上端部的定位柱和设在第一段型钢下端部的定位孔，定位柱与定位孔相配合，实现第二段型钢和第一段型钢的上下竖直对应。在另一个例子中，该定位结构可以包括设在第二段型钢上端部和设在第一段型钢下端部的W型结构端面或V型结构端面，第二段型钢上端部的W型结构端面可以和设在第一段型钢下端部的W型结构端面相咬合，或者，第二段型钢上端部的V型结构端面可以和设在第一段型钢下端部的V型结构端面相咬合，实现第二段型钢和第一段型钢的上下竖直对应。

当在第一段型钢的底端和第二段型钢的顶端之间的预留间隙内，设有所述预支撑件时，可在第一段型钢的底端端面上和第二段型钢的顶端端面上分别开设定位槽，所述预支撑件的顶端位于第一段型钢的底端端面的定位槽中，底端位于第二段型钢的顶端端面的定位槽中，通过定位槽可为预支撑件提供稳定支撑和定位作用。

为防止上层隧道中可能存在的积水顺着第一段型钢和第二段型钢流入下层隧道，可在第一段型钢和/或第二段型钢外周套设密封圈或缠绕麻绳，借助于密封圈或麻绳充填第一段型钢和第二段型钢与围岩之间的缝隙，在一定程度上起到阻却水流下渗的作用。

在另一实施例中，在上述实施例的基础上，所述在下层隧道拱部围岩中竖向向上打入第一段型钢，在第一段型钢打入下层隧道拱部围岩后，接续第一段型钢，在下层隧道拱部围岩中竖向向上打入第二段型钢(步骤S101)，包括：

在下层隧道拱部围岩中竖向向上钻设型钢打入孔；型钢打入孔的横截面尺寸等于第一段型钢横截面的尺寸，型钢打入孔的长度大于或等于第一段型钢的长度和第二段型钢的长度之和；

在所述型钢打入孔中打入第一段型钢，在第一段型钢打入所述型钢打入孔后，将第二段型钢顶端与第一段型钢的底端对准，接续第一段型钢，在所述型钢打入孔中打入第二段型钢。

在下层隧道拱部围岩中打入第一段型钢之前，先在下层隧道拱部围岩中竖向向上钻设型钢打入孔，并且使型钢打入孔的横截面尺寸等于第一段型钢横截面的尺寸，这样可在下层隧道拱部围岩中顺利打入第一段型钢的同时，防止第一段型钢在打入过程中挤压破碎下层隧道拱部围岩，可有效保护围岩的稳定性。

在又一实施例中，在上述实施例的基础上，所述型钢打入孔包括直通型型钢打入孔和分段型型钢打入孔；所述在所述型钢打入孔中打入第一段型钢，在第一段型钢打入所述型钢打入孔后，将第二段型钢顶端与第一段型钢的底端对准，接续第一段型钢，在所述型钢打入孔中打入第二段型钢，具体为：在所述分段型型钢打入孔中打入第一段型钢，在第一段型钢打入所述分段型型钢打入孔后，将第二段型钢顶端与第一段型钢的底端对准，接续第一段型钢，在所述分段型型钢打入孔中打入第二段型钢。

相应地，所述方法还包括：在所述直通型型钢打入孔中，打入直通型型钢。直通型型钢的底端用于与下层拱部型钢钢架焊接连接，顶部用于与上层隧道仰拱钢架焊接连接。

本实施例中，除了在下层隧道拱部围岩中竖向打入有分段形式的型钢之外，还打入有直通型型钢(即一个整体结构形式的型钢)，通过直通型型钢将下层拱部型钢钢架和上层隧道仰拱钢架刚性连接在一起，结合下层拱部围岩，形成一整体支撑结构，这样可兼顾减小上层隧道长期使用过程中出现的沉降对下层拱部型钢钢架带来不利影响，也可在上下层隧道掘进施工时，提高施工安全性和加快工程进度。

在又一实施例中，在上述实施例的基础上，所述在下层隧道拱部围岩中竖向向上钻设型钢打入孔，包括：

在所述下层隧道拱部中心线位置处的围岩中，竖向向上钻设第一排直通型型钢打入孔；

在所述下层隧道拱部中心线两侧第一对称位置处的围岩中，竖向向上钻设第二排直通型型钢打入孔和第三排直通型型钢打入孔；第二排直通型型钢打入孔和第三排直通型型钢打入孔相对所述下层隧道拱部中心线对称布置；

在所述下层隧道拱部中心线两侧第二对称位置处的围岩中，竖向向上钻设第一排分段型型钢打入孔和第二排分段型型钢打入孔；所述第二对称位置相对所述第一对称位置更加远离所述下层隧道拱部中心线，第一排分段型型钢打入孔与所述第二排直通型型钢打入孔相邻，第二排分段型型钢打入孔与所述第三排直通型型钢打入孔相邻，且第一排分段型型钢打入孔和第二排分段型型钢打入孔相对所述下层隧道拱部中心线对称布置；

在所述下层隧道拱部中心线两侧第三对称位置处的围岩中，竖向向上钻设第三排分段型型钢打入孔和第四排分段型型钢打入孔；所述第三对称位置相对所述第二对称位置更加远离所述下层隧道拱部中心线，第三排分段型型钢打入孔与所述第一排分段型型钢打入孔相邻，第四排分段型型钢打入孔与所述第二排分段型型钢打入孔相邻，且第三排分段型型钢打入孔和第四排分段型型钢打入孔相对所述下层隧道拱部中心线对称布置；

在所述下层隧道拱部中心线两侧第四对称位置处的围岩中，竖向向上钻设第五排分段型型钢打入孔和第六排分段型型钢打入孔；所述第四对称位置相对所述第三对称位置更加远离所述下层隧道拱部中心线，第五排分段型型钢打入孔与所述第三排分段型型钢打入孔相邻，第六排分段型型钢打入孔与所述第四排分段型型钢打入孔相邻，且第五排分段型型钢打入孔和第六排分段型型钢打入孔相对所述下层隧道拱部中心线对称布置。

参看图2，第一排直通型型钢打入孔中打入有第一排直通型型钢L1，第二排直通型型钢打入孔中打入有第二排直通型型钢L2，第三排直通型型钢打入孔中打入有第三排直通型型钢L3。

第一排分段型型钢打入孔中打入有第一排分段型型钢S1，第二排分段型型钢打入孔中打入有第二排分段型型钢S2，第三排分段型型钢打入孔中打入有第三排分段型型钢S3，第四排分段型型钢打入孔中打入有第四排分段型型钢S4，第五排分段型型钢打入孔中打入有第五排分段型型钢S5，第六排分段型型钢打入孔中打入有第六排分段型型钢S6。

本实施例中，将直通型型钢打入到下层隧道拱部靠近拱部中心线位置处的围岩中(即打入到下层隧道拱部的拱顶位置处的围岩中)，而将分段型型钢打入到下层隧道拱部远离拱部中心线位置处的围岩中，这样，在依靠直通型型钢提供稳定支护的同时，可更好地利用分段型型钢吸收上层隧道的围岩下沉时施加到下层隧道拱部钢架的应力，防止或在一定程度上阻止下层隧道产生变形。

在上述实施例中，进一步地，下层隧道拱部中心线(即下层隧道拱顶顶部中心线)同一侧的分段型型钢，越远离下层隧道拱部中心线，分段型型钢中的所述间隙越大，这样可以更好地吸收上层隧道的围岩下沉时施加到下层隧道拱部钢架的应力，防止或在一定程度上阻止下层隧道产生变形。

上述实施例中，第一排分段型型钢、第三排分段型型钢和第五排分段型型钢处于下层隧道拱部中心线的其中一侧；第二排分段型型钢、第四排分段型型钢和第六排分段型型钢处于下层隧道拱部中心线的另一侧。

第三排分段型型钢中的第一段型钢与第二段型钢之间的间隙，大于第一排分段型型钢中的第一段型钢与第二段型钢之间的间隙；第五排分段型型钢中的第一段型钢与第二段型钢之间的间隙，大于第三排分段型型钢中的第一段型钢与第二段型钢之间的间隙。

第四排分段型型钢中的第一段型钢与第二段型钢之间的间隙，大于第二排分段型型钢中的第一段型钢与第二段型钢之间的间隙；第六排分段型型钢中的第一段型钢与第二段型钢之间的间隙，大于第四排分段型型钢中的第一段型钢与第二段型钢之间的间隙。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种小净距重叠隧道支护结构，其特征在于，包括：

下层隧道和位于下层隧道正上方的上层隧道；上层隧道与下层隧道的走向相一致；

在下层隧道拱部围岩中竖向向上依次打入有第一段型钢和第二段型钢；其中，第二段型钢与第一段型钢上下位置对应；第二段型钢的底端与下层拱部型钢钢架焊接连接；在下层拱部型钢钢架两侧施作有锚杆；

上层隧道仰拱钢架与第一段型钢的顶端焊接在一起，在第一段型钢的底端和第二段型钢的顶端之间预留间隙；上层隧道仰拱钢架两侧施作有锁脚型钢钢架。

2.根据权利要求1所述的支护结构，其特征在于，在下层隧道拱部围岩中竖向向上钻设有型钢打入孔；型钢打入孔的横截面尺寸等于第一段型钢横截面的尺寸，型钢打入孔的长度大于或等于第一段型钢的长度和第二段型钢的长度之和；

第一段型钢和第二段型钢打入至所述型钢打入孔中。

3.根据权利要求1或2所述的支护结构，其特征在于，第一段型钢的底端有定位结构，第二段型钢顶端有定位结构；

第二段型钢顶端的定位结构与第一段型钢的底端的定位结构对准连接在一起。

4.根据权利要求2或3所述的支护结构，其特征在于，所述型钢打入孔包括直通型型钢打入孔和分段型型钢打入孔；

在所述分段型型钢打入孔中依次打入有第一段型钢和第二段型钢；

在所述直通型型钢打入孔中，打入有直通型型钢。

5.根据权利要求3或4所述的支护结构，其特征在于，所述直通型型钢打入孔包括：第一排直通型型钢打入孔、第二排直通型型钢打入孔和第三排直通型型钢打入孔；所述分段型型钢打入孔包括：第一排分段型型钢打入孔、第二排分段型型钢打入孔、第三排分段型型钢打入孔、第四排分段型型钢打入孔、第五排分段型型钢打入孔和第六排分段型型钢打入孔；

在所述下层隧道拱部中心线位置处的围岩中，竖向向上钻设有所述第一排直通型型钢打入孔；

在所述下层隧道拱部中心线两侧第一对称位置处的围岩中，竖向向上钻设有所述第二排直通型型钢打入孔和第三排直通型型钢打入孔；所述第二排直通型型钢打入孔和所述第三排直通型型钢打入孔相对所述下层隧道拱部中心线对称布置；

在所述下层隧道拱部中心线两侧第二对称位置处的围岩中，竖向向上钻设所述第一排分段型型钢打入孔和所述第二排分段型型钢打入孔；所述第二对称位置相对所述第一对称位置更加远离所述下层隧道拱部中心线，所述第一排分段型型钢打入孔与所述第二排直通型型钢打入孔相邻，所述第二排分段型型钢打入孔与所述第三排直通型型钢打入孔相邻，且所述第一排分段型型钢打入孔和所述第二排分段型型钢打入孔相对所述下层隧道拱部中心线对称布置；

在所述下层隧道拱部中心线两侧第三对称位置处的围岩中，竖向向上钻设有所述第三排分段型型钢打入孔和所述第四排分段型型钢打入孔；所述第三对称位置相对所述第二对称位置更加远离所述下层隧道拱部中心线，所述第三排分段型型钢打入孔与所述第一排分段型型钢打入孔相邻，所述第四排分段型型钢打入孔与所述第二排分段型型钢打入孔相邻，且所述第三排分段型型钢打入孔和所述第四排分段型型钢打入孔相对所述下层隧道拱部中心线对称布置；

在所述下层隧道拱部中心线两侧第四对称位置处的围岩中，竖向向上钻设有所述第五排分段型型钢打入孔和所述第六排分段型型钢打入孔；所述第四对称位置相对所述第三对称位置更加远离所述下层隧道拱部中心线，所述第五排分段型型钢打入孔与所述第三排分段型型钢打入孔相邻，所述第六排分段型型钢打入孔与所述第四排分段型型钢打入孔相邻，且所述第五排分段型型钢打入孔和所述第六排分段型型钢打入孔相对所述下层隧道拱部中心线对称布置。

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