[0001] 本发明涉及暗挖大跨地铁车站边墙支护技术领域，具体涉及一种浅埋暗挖大断面地铁车站支护装置。

[0002] 在地铁车站建设中，浅埋暗挖法因其能有效控制地表沉降和围岩稳定，成为一种广泛采用的方法。尤其是对于地下水丰富、地质条件复杂的情况，浅埋暗挖法通过超前支护、改良地层、注浆加固等技术手段，确保了施工的安全性和经济性。

[0003] 上述场景的地层由上而下依次为第四系全新统人工填土层及侏罗系中统沙溪庙组沉积岩层。其中，各层岩土特征分述如下：

[0004] (1)第四系全新统：

[0005] 杂填土：由于车站位于城市中心区，人类活动剧烈，杂填土多呈杂色，以生活垃圾和建筑垃圾为主，结构一般呈稍密状，稍湿。主要集中分布在居民区的拆迁区域、原有道路沿线，分布范围较小。

[0006] 素填土：紫褐色，以粘性土夹砂岩、泥岩碎(块)石为主，块石含量25～45％，粒径200～1000mm，碎石含量10～30％，粒径20～200mm，结构一般稍密～中密，稍湿；

[0007] (2)侏罗系中统沙溪庙组：其为一套强氧化环境下的河湖相碎屑岩建造，由砂岩—泥岩不等厚的正向沉积韵律层组成，包括：

[0008] 砂质泥岩：以紫红色为主，主要矿物成分为粘土矿物，粉砂泥质结构，中厚层状构造，中等风化岩体裂隙不发育，岩体较完整，岩质较硬，其饱和抗压强度在4.56～9.83MPa之间，饱和抗压强度标准值为6.67MPa，结合场地该层整体的实际情况，综合判定其属软岩，岩体基本质量等级为IV级。

[0009] 砂岩：灰色～紫灰色，细～中粒结构，厚层状构造；主要矿物成分为石英、长石，含少量云母及粘土矿物，多为钙质胶结，局部为泥质胶结，岩质硬，岩体较完整，其饱和抗压强度在20.50～37.00MPa之间，饱和抗压强度标准值为26.50MPa，结合场地该层整体的实际情况，综合判定其属较软岩，岩体基本质量等级为IV级。沿线基岩强风化带厚度一般0.30～2.30m。基岩强风化带岩体破碎，风化裂隙发育，岩质软，岩体基本质量等级为Ⅴ级。

[0010] 隧道围岩主要为较完整的块状镶嵌结构砂质泥岩夹薄层砂岩。地下水出水状态一般为潮湿或点滴状出水(局部呈线流状)，预测隧道正常单位涌水量9.1L/min·10m。围岩基本分级为Ⅳ级，经修正后围岩级别为Ⅳ级。洞顶中等风化基岩厚度约为26.9～37.5m，大于2.5h＝26.82m，为深埋隧道，成洞条件较好。但是，通过隧道拱、侧壁稳定性评价得出：该段隧道围岩主要为中厚层砂岩夹薄层砂质泥岩，岩层产状为290°∠6°，根据结构面赤平投影图分析：开挖左侧洞壁时，局部易出现掉块现象；开挖后右侧壁可能发生滑塌。隧道开挖时应加强侧壁、掌子面出现的临空结构面观测，注意清除松动岩块，需要加强监测和支护工作。隧道拱顶无支撑时易产生较大的坍塌，由于岩层倾角小，拱部残留的薄层砂质泥岩(砂岩)岩体易出现掉块及较大坍塌现象。

[0011] 同时，该车站位于市中心位置，车站施工会靠近已有的建筑物，为了减少暗挖大跨地铁车站施工对邻近建筑物的影响，防止因土体位移造成建筑物损坏，对于暗挖大跨地铁车站施工需要高强度支护。

[0012] 由上可知，上述场景的地下土层往往存在不均匀性，不同土层的物理和力学性质差异较大，对于以上土层需要高强度的支护，且对不同土层采用不同的、适应性的支护参数，也是必要的，然而，对于大跨断面的地铁车站，现有技术在支护结构的设计和实施上存在局限性，尤其是在应对超大断面和复杂地质条件时，支护效果往往不理想，导致施工周期延长、成本增加和安全风险增大。

[0039] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

[0040] 请参照图1至图6，本发明实施例提供了一种浅埋暗挖大断面地铁车站支护装置，包括：锚固头10，所述锚固头10用于埋入并固定于锚孔1内，所述锚固头10的内部开有注浆腔11，所述锚固头10开有多个注浆孔12，所述注浆孔12沿厚度方向贯通所述锚固头10，以使所述注浆腔11与锚孔1连通；第二包括注浆管20，所述注浆管20的一端与所述注浆腔11连通，另一端位于锚孔1的孔口处；第三包括多个承载板30，全部所述承载板30间隔同轴套设于所述注浆管20，最靠近所述锚固头10的一块所述承载板30与所述锚固头10固定连接；第四包括多根锚索40，相邻设置的两块所述承载板30通过多根所述锚索40连接，所述锚索40远离所述锚固头10的一端延伸至锚孔1外；第五包括张拉盘50，所述张拉盘50设于锚孔1的孔口处，并与全部所述锚索40连接，所述张拉盘50的直径大于锚孔1孔口的孔径，所述张拉盘50用于拉紧全部所述锚索40。

[0041] 本实施例提供的浅埋暗挖大断面地铁车站支护装置，通过设置锚固头10，使整个装置能够方便地插入锚孔1内，通过设置锚固头10开设注浆腔11和注浆孔12，并设置注浆管20，使注浆管20的一端与注浆腔11连通，另一端位于锚孔1的孔口处，待锚固头10插设于锚孔1的孔底后，通过注浆管20向内注入水泥砂浆，使水泥砂浆从注浆腔11通过注浆孔12向外扩散，从底部开始逐渐填充锚孔1，以将锚孔1内的气体及泥浆杂质逐渐从锚孔1内压出，保证浇注效果；在此基础上，通过设置多个承载板30，应对土层的类型数量，并将承载板30分别设于不同土层类型的分界处，而后通过设置多根锚索40，利用锚索40将相邻设置的两块承载板30锚接，以便于后续根据土层的类型区分对应的承载板30所对应的锚索40的张紧力；通过设置张拉盘50，对锚索40进行张拉，并为张紧的锚索40提供固定用的结构支撑；通过上述各特征的相互配合，使该浅埋暗挖大断面地铁车站支护装置能够有效解决现有的支护在应对超大断面和复杂地质条件时效果不理想的问题。

[0042] 为了对承载板30的具体结构进行进一步的解释，所述承载板30的数量为3块，包括一级承载板31、二级承载板32及三级承载板33，所述一级承载板31、所述二级承载板32及所述三级承载板33沿远离所述锚固头10的方向依次设置，所述一级承载板31与所述锚固头10固定连接；所述一级承载板31开有多个一级锚索孔311，所述一级锚索孔311沿厚度方向贯通所述一级承载板31，全部所述一级锚索孔311以所述注浆管20为轴心呈圆环状开设，所述一级锚索孔311所在圆线的半径为第一半径；所述二级承载板32开有多个二级锚索孔321，所述二级锚索孔321沿厚度方向贯通所述二级承载板32，全部所述二级锚索孔321以所述注浆管20为轴心呈圆环状开设，所述二级锚索孔321所在圆线的半径为第二半径；所述三级承载板33开有多个三级锚索孔331，所述三级锚索孔331沿厚度方向贯通所述三级承载板33，全部所述三级锚索孔331以所述注浆管20为轴心呈圆环状开设，所述三级锚索孔331所在圆线的半径为第三半径；所述一级锚索孔311、所述二级锚索孔321及所述三级锚索孔331均用于穿设并锚接所述锚索40。

[0043] 为了避免锚索40之间相互纠缠，所述第一半径＞所述第二半径＞所述第三半径。

[0044] 为了避免锚索40与未锚接的承载板30发生不必要的遮挡和摩擦，所述二级承载板32开有多个二级穿孔322，全部所述二级穿孔322与全部所述一级锚索孔311一一对应；所述三级承载板33开有多个三级穿孔332，全部所述三级穿孔332与全部所述一级锚索孔311及全部所述二级锚索孔321一一对应。

[0045] 为了对锚索40进行进一步的解释，所述锚索40包括多根一级锚索41、多根二级锚索42及多跟三级锚索43；所述一级锚索41与所述一级锚索孔311一一对应；所述二级锚索42与所述二级锚索孔321一一对应；所述三级锚索43与所述三级锚索孔331一一对应；所述一级锚索41的一端穿设并锚接于对应的所述一级锚索孔311，另一端穿设并锚接于对应的所述二级穿孔322，而后穿过对应的所述三级穿孔332，并与所述张拉盘50连接；所述二级锚索42的一端穿设并锚接于对应的所述二级锚索孔321，另一端穿设并锚接于对应的所述三级穿孔332，而后与所述张拉盘50连接；所述三级锚索43的一端穿设并锚接于对应的所述三级锚索孔331，另一端与所述张拉盘50连接。

[0046] 为了防止锚索40之间相互粘连，所述一级锚索41、所述二级锚索42及所述三级锚索43外均套设有PE管。

[0047] 为了进一步提升锚索40锚接处的结构强度，所述锚索40锚固处位于对应的所述承载板30的两侧的部分严密套装有密封罩401，所述密封罩401内填充有防滑油脂；所述锚索40锚固处位于对应的所述承载板30的两侧中较长的一侧缠设有密封胶带402，所述密封胶带402覆盖至对应的所述密封罩401的端部。

[0048] 为了进一步避免锚索40之间发生不必要的粘连或绞缠，所述三级承载板33与所述张拉盘50之间设有定位盘60，所述定位盘60与所述注浆管20同轴套装，所述定位盘60开有多个定位孔61，全部所述定位孔61与全部所述一级锚索孔311、全部所述二级锚索孔321及全部所述三级锚索孔331一一对应；所述一级锚索41、所述二级锚索42、及所述三级锚索43分别穿设于对应的所述定位孔61。

[0049] 为了便于下放该装置，所述锚固头10远离所述承载板30的一端的端面设置为锥面。

[0050] 本发明实施例还提供了一种如上所述的任意一种浅埋暗挖大断面地铁车站支护装置的使用方法，包括如下步骤：

[0051] S1、采用钻机钻设得到锚孔1；

[0052] S2、将所述锚固头10插入锚孔1，直至所述锚固头位于锚孔1孔底；

[0053] S3、通过所述注浆管20注入水泥砂浆，直至水泥砂浆溢出锚孔1；

[0054] S4、待水泥砂浆达到第一强度后，安装所述张拉盘50；

[0055] S5、待水泥砂浆达到第二强度后，通过所述张拉盘50张拉并固定全部所述锚索。

[0056] 具体地，包括如下步骤：

[0057] 第一步骤：采用潜孔钻机干钻成孔。

[0058] 第二步骤：钻机就位对中，调对入射角度，钻进角度为与水平方向成20°夹角，定位复查无误后，启动钻机钻进；钻进深度要求比设计深度增大0.5m，以确保锚杆深度达到设计要求，同时作为沉渣段；锚索钻孔时，孔间水平方向允许偏差为±10mm，垂直方向允许偏差为±50mm，钻孔倾斜允许偏差为±1°，终孔孔深宜大于设计孔深50cm，终孔后清孔要彻底。

[0059] 第三步骤：锚索制作与安装，锚固段锚索必须保持清洁无锈使之与握裹砂浆间保持良好的粘结，预应力锚杆的自由段，采用除锈后刷沥青漆或加PE套管处理，外锚头采用外涂防腐材料或外包混凝土处理，钢绞线表涂环氧树脂防腐，涂层厚度＞0.3mm。

[0060] 第四步骤：注浆，锚索注浆采用从孔底到孔口返浆式注浆，第一次灌浆压力不小于0.4Mpa，第二次灌浆压力不小于1Mpa，注浆材料为水灰比0.4～0.45，灰砂比1：1，强度为M30的水泥砂浆。锚索和钢绞线同时放入孔底，管口距孔底150mm。注浆速度控制在100L/min左右，待到孔内的泥浆和杂质均由水泥浆体所置换溢出孔口，即完成第1次灌浆。待第1次灌浆浆液达到初凝强度后，进行第2次灌浆，必要时并掺入适量早强剂。

[0061] 第五步骤：锚具、垫板应与锚索体同轴安装，锚索体锁定后其轴线角度偏差应≤±5°。切割锚头多余的锚索体采用冷切割的方法，锚具外保留长度≥5cm。

[0062] 第六步骤：张拉锁定，在锚索注浆达到设计强度后，可进行张拉锁定作业，锚索预应力应根据图纸要求进行预应力张拉，同时作业须满足以下工艺质量要求。杆轴线方向垂直，安装千斤顶时千斤顶轴线应与锚索轴线尽量保持重合。

[0063] 荷载分级逐步施加，最后一次张拉将荷载增加到1.05倍设计荷载，持荷观测10～15min，如果变形无变化，锚索保持原状，油泵上压力表指针无返回现象，方可卸载到设计荷载，进行锁定作业。

[0064] 以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。