1.一种黄土地裂缝隧道支护结构,其特征在于,包括由外到内依次设置在隧道内壁的管棚(1)、初期支护层(2)、二次衬砌层(3),所述初期支护层(2)与二次衬砌层(3)之间设置有若干段栅格拱架(4),相邻所述栅格拱架(4)之间通过能够减小结构变形以及支护结构内部应力的连接装置(5)连接;隧道底部还设置有筏板(8),所述筏板(8)与隧道底部之间由上至下还设置有碎石垫层(6)与砂层(7);所述二次衬砌层(3)设置有变形缝(9),所述变形缝(9)内安装有止水带组件(10);所述初期支护层(2)有外层的混凝土薄层(21)以及内层的泡沫混凝土层(22)构成;所述连接装置(5)包括中部的保护套(51),所述保护套(51)两端分别安装有隔板(52),所述隔板(52)一端置于保护套(51)内,另一端延伸出保护套(51)嵌入栅格拱架(4)侧壁,置于保护套(51)内的隔板(52)之间还连接有阻尼器(53);所述止水带组件(10)主要包括一条通过钢板压实并通过螺栓将其固定在初期支护层(2)上的背贴止水带(101),以及两条设置于二次衬砌层(3)的中埋止水带(102),所述背贴止水带(101)与中埋止水带(102)之间,以及中埋止水带(102)之间均设置有填充物(103),两条所述中埋止水带(102)中部均设置有防水板(104),所述防水板(104)之间设置有止水带阻尼器(105)。
2.根据权利要求1所述的一种黄土地裂缝隧道支护结构,其特征在于,所述栅格拱架(4)数量为四段,且左右两侧的栅格拱架(4)以隧道的中心线呈轴对称。
3.根据权利要求1或2所述的一种黄土地裂缝隧道支护结构的施工方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:进行施工准备,具体包括进行场地勘察与整平并选用合适的施工机具,以及准备好满足施工要求的加工场和管棚工作室;S2:进行管棚(1)施工;S3:采用三台阶分部法,进行隧道挖掘施工,并完成初期支护层(2)、栅格拱架(4)的施工过程;S4:对进行基底加工;S5:进行二次衬砌层(3)的施工,并针对二次衬砌层(3)存在的变形缝(9),安装止水带组件(10)。
4.根据权利要求3所述的一种黄土地裂缝隧道支护结构的施工方法,其特征在于,所述步骤S2进行管棚(1)施工的具体过程为:S21:根据施工图纸,固定好钻机并用水平尺调平;S22:通过人工与机具结合,缓慢顶入孔钢花管并注浆至浆液较为浓稠;S23:注浆完成后顶入无孔钢管并检查注浆质量;S24:重复步骤S22~S23,直至布满设计断面,由两侧对称向中间靠近,完成管棚施工。
5.根据权利要求3或4所述的一种黄土地裂缝隧道支护结构的施工方法,其特征在于,所述步骤S3施工的具体过程为:S31:采用三台阶分部施工法,将之分成上台阶部,中台阶部,下台阶部;S32:上台阶部的施工过程为:S321:上台阶部环形开挖,预留核心土,每循环进尺0.5m;S322:开挖上台阶部,沿隧道开挖轮廓线环向开挖上台阶部;S323:对已开挖断面立即初喷薄层混凝土3~5cm封闭开挖面;S324:对薄层混凝土以下喷泡沫混凝土;S325:在洞外的加工场内根据格栅拱架(4)设计图样,按照1:1比例进行实地放样,确定主要杆件下料尺寸,制作拱架加工工作台并根据线型制作加工模具,分单元加工格栅拱架(4)并检查其尺寸、焊接质量;S326:架设上台阶部的格栅拱架(4);S327:通过连接装置(5)拼接上台阶部左右两侧的格栅拱架(4),并施作锁脚锚杆,相邻两格栅拱架(4)间通过沿隧道纵向布置的连接钢筋固定为一体;S328:对格栅拱架(4)以下挂钢筋网片喷泡沫混凝土;S33:中台阶部的施工过程为:S331:上台阶部施工至设计距离后,两侧交错开挖中台阶部,开挖进尺控制在每循环两格栅拱架(4)间距;S332:一个循环结束后对已开挖断面立即初喷薄层混凝土3~5cm封闭开挖面;S333:对薄层混凝土以下喷泡沫混凝土;S334:在洞外的加工场内根据格栅拱架设计图样,按照1:1比例进行实地放样,确定主要杆件下料尺寸,制作格栅拱架加工工作台并根据线型制作加工模具,分单元加工格栅拱架并检查其尺寸、焊接质量;S335:架设中台阶部的格栅拱架(4);S336:通过连接装置(5)将上台阶部的格栅拱架(4)与中台阶部的格栅拱架(4)拼接并施作锁脚锚杆,相邻两格栅拱架(4)间通过沿隧道纵向布置的连接钢筋固定为一体;S337:对格栅拱架(4)以下挂钢筋网片喷泡沫混凝土;S34:下台阶部的施工过程为:S341:定位放线确定开挖位置并做好明显标记;S342:向下开挖下台阶部至设计深度;S343:进行筏板(8)垫层施工,钢筋绑扎和模板安装;S344:浇筑混凝土并进行养护;S345:在筏板(8)上方回填砂层(7)至预定厚度。
6.根据权利要求5所述的一种黄土地裂缝隧道支护结构的施工方法,其特征在于,所述步骤S4施工的具体过程为:S41:砂层(7)回填完成后沿基底铺设碎石成弧形并人工夯实,形成碎石垫层(6);S42:初喷薄层混凝土3~5cm;S43:在隧洞外的加工场内根据格栅拱架(4)设计图样,按照1:1比例进行实地放样,确定主要杆件下料尺寸,制作格栅拱架(4)加工工作台并根据线型制作加工模具,分单元加工格栅拱架(4)并检查其尺寸、焊接质量;S44:架设下台阶部的栅格拱架(4);S45:通过连接装置(5)将中台阶部的栅格拱架(4)与下台阶部的栅格拱架(4)拼接,相邻两栅格拱架(4)间通过沿隧道纵向布置的连接钢筋固定为一体;S46:浇筑混凝土。
7.根据权利要求6所述的一种黄土地裂缝隧道支护结构的施工方法,其特征在于,所述步骤S5施工的具体过程为:S51:测量放线,准确放出变形缝(9)位置;S52:制作并安装钢筋骨架,制作时应留置合适的缝隙宽度,确保能压紧止水带;S53:在变形缝内安装止水带组件;S54:安装模板,安装完毕后进行预检验收;S55:进行混凝土浇筑;S56:变形缝(9)两侧拆模后清理变形缝(9),清理完成后在缝底部嵌填嵌缝材料,进行嵌缝施工并涂刷相容的基层处理剂。