具体实施方式

以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：

如图1~4所示，一种浅埋隧道支护结构，包括隧道内的上台阶、中台阶、下台阶，所述上台阶处设置有上台阶支护结构，中台阶处设置有中台阶支护结构，下台阶处设置有下台阶支护结构，所述上台阶支护结构中设置有对其进行固定的楔形锚固组件。

所述楔形锚固组件包括土体中的楔形孔，所述楔形孔中设置有与上台阶支护结构中上台阶型钢钢架9相固定的拉杆5。

所述土体顶部形成基坑，所述拉杆5的自由端锚固在基坑内的锚固基础1中。

所述拉杆5外设置有加固用的加固结构。

所述加固结构包括设置在拉杆5上的拉杆上锚爪2，所述拉杆上锚爪2设置在锚固基础1中。

所述加固结构包括设置在拉杆5上的中部锚爪4，所述中部锚爪4位于楔形中，所述楔形孔填充有微膨胀水泥砂浆3。

所述加固结构包括设置在拉杆5上的拉杆下锚爪4，拉杆5穿过上台阶型钢钢架9后装入拉杆下锚爪4，从而对上台阶型钢钢架9进行固定。

所述中部支护处设置有对其进行加固的固定锚管15。

所述拉杆上锚爪2、中部锚爪4、拉杆下锚爪6包括包括与拉杆5固定的锚爪丝扣20，所述锚爪丝扣20外设置有锚爪指21，所述锚爪指21呈发散状。

更进一步的，所述拉杆上锚爪2、中部锚爪4中的锚爪指21向下倾斜，底部锚爪6中的锚爪指21向上倾斜。

楔形锚固组件中采用了上部钻孔直径大，下部钻孔直径小的楔形锚固结构，当拉杆5下部承受向下的拉力后，楔形锚固组件的锚固基础1提供一部分支撑力，微膨胀水泥砂浆3提供与围岩的摩擦力和对围岩侧向的挤压力，支撑力、摩擦力和挤压力三部分的作用力共同承担拉杆5向下的拉力。

施工楔形锚固组件后，安装上台阶型钢钢架9时，在上台阶型钢钢架9上预留孔洞，用于穿入拉杆5，将拉杆5下部端头穿入上台阶型钢钢架9预留孔上紧拉杆下锚爪6，并将拉杆5下部端头与上台阶型钢钢架9焊接，使拉杆5与上台阶型钢钢架9连接牢固，从而解决上台阶型钢钢架9固定不稳固的问题。

通过拉杆5实现了隧道上台阶结构外部固定，通过固定锚管15实现了隧道中台阶支护结构固定，代替了传统浅埋隧道支护结构的临时内支撑结构，使整个隧道支护结构的固定和受力均设置在隧道内净空之外，节省了隧道内部的空间，能够实现大型机械化开挖围岩施工。

同时，省略了临时内支撑结构，避免了拆除内支撑的支护结构力学转换，提高了隧道支护结构的安全性和可靠性。

一种浅埋隧道支护结构的施工方法，包括以下步骤：

ⅰ.施工楔形孔

采用变直径的钻孔机械，钻孔至设计时拉杆5在隧道内的端头位置；

ⅱ.安装拉杆上锚爪、中部锚爪

将拉杆上锚爪2和中部锚爪4安装到拉杆5上，完成拉杆5的安装；

ⅲ.装入拉杆

将拉杆5放入钻好的楔形孔内，注入M30以上强度的微膨胀水泥砂浆3填充孔内空隙，进行封孔固定；

ⅳ.施工锚固基础

开挖锚固基础1的基坑，安装锚固基础1的钢筋，浇筑锚固基础部分的混凝土；

ⅴ.施工上台阶支护结构

上台阶支护结构施工到安装上台阶型钢钢架9后，将拉杆5穿过上台阶型钢钢架9中的预留孔，并安装拉杆下锚爪6，继续施工直至上台阶支护结构施工完成；

ⅵ.施工中台阶支护结构

中台阶支护结构施工到安装中台阶型钢钢架13后，斜向下钻孔，采用高压风清除孔内土石杂物，插入固定锚管15，然后注入水泥砂浆，继续施工直至中台阶支护结构施工完成；

ⅶ.施工下台阶支护结构

继续施工下台阶支护结构直至完成。

步骤ⅵ中斜向下钻孔的倾斜角度为45°。

步骤ⅰ中，钻孔机械的钻头直接小，钻杆直径逐渐扩，钻孔后，清除孔内土石杂物，完成楔形孔的钻孔工作。

步骤ⅲ中，微膨胀水泥砂浆3起到使楔形锚固结构与围岩（土体）紧密结合的作用，同时起到封孔的作用，可防止地面降水沿着钻孔渗漏到隧道结构。

步骤ⅳ中，锚固基础1部分的混凝土采用C30以上混凝土。

步骤ⅴ施工上台阶支护结构的具体步骤如下：

隧道开挖至对应里程，先开挖隧道内上台阶围岩（土体），迅速施工上台阶一层喷射混凝土7；待上台阶一层喷射混凝土7强度达到设计强度后，施工上台阶钢筋网片8，采用冲击钻在一层喷射混凝土上钻孔，孔深0.4米，间距1米，孔内放入锚固剂，插入0.5米长短钢筋，将上台阶钢筋网片8焊接在钢筋上，保证上台阶钢筋网8密贴在上台阶一层喷射混凝土7上。

然后，安装上台阶型钢钢架9，在上台阶型钢钢架9上预留孔洞，用于穿入拉杆5，将拉杆5下部端头穿入上台阶型钢钢架9预留孔上紧拉杆下锚爪6，并将拉杆5下部端头与上台阶型钢钢架9焊接，使拉杆5与上台阶型钢钢架连接9，拉杆5承受上台阶型钢钢架9的自重以及围岩（土体）的压力。

最后，施工上台阶二层喷射混凝土10将上台阶钢筋网片8和上台阶型钢钢架9以及拉杆5端头完全盖住。

ⅵ施工中台阶支护结构的具体步骤如下：

待上台阶二层喷射混凝土10强度达到设计强度后，继续开挖中台阶围岩（土体），施工中台阶一层喷射混凝土11，待中台阶喷射混凝土11强度达到设计强度后施工中台阶钢筋网片12，上台阶钢筋网片8与中台阶钢筋网片12要有1~2个网格的搭接，采用冲击钻在中台阶一层喷射混凝土11上钻孔，孔内放入锚固剂，插入0.5米长短钢筋，将中台阶钢筋网片12焊接在短钢筋上，保证中台阶钢筋网12密贴在中台阶一层喷射混凝土11上。

然后，安装中台阶型钢钢架13，中台阶型钢钢架13与上台阶型钢钢架9采用连接钢板上预留螺栓孔，采用螺栓、螺母连接二者。

再后，以斜向下45度角钻孔，采用高压风清除孔内土石杂物，插入固定锚管15，后注入微膨胀水泥砂浆，增加固定锚管15的刚度和与围岩的摩擦力，将固定锚管15与中台阶型钢钢架13焊接牢固，焊缝长度不小于10厘米，焊缝饱满，起到支撑固定中台阶型钢钢架13的作用。

最后，施工二层喷射混凝土14将中台阶钢筋网片12和中台阶型钢钢架13以及固定锚管15完全盖住。

应当指出的是，上台阶一层喷射混凝土7与中台阶的一层喷射混凝土11、上台阶钢筋网片8与中台阶钢筋网片12、上台阶型钢钢架9与下台阶型钢钢架13、上台阶二层喷射混凝土10与中台阶二层喷射混凝土14均有搭接，使上层与中层支护结构形成整体受力。

步骤ⅶ施工下台阶支护结构的具体过程如下：

待中台阶二层喷射混凝土14强度达到设计强度，继续开挖下台阶围岩，施工下台阶一层喷射混凝土16，待下台阶一层喷射混凝土16达到强度后施工下台阶钢筋网片17，中台阶钢筋网片12与下台阶钢筋网片17要有1~2个网格的搭接，采用冲击钻在中台阶一层喷射混凝土上钻孔，孔内放入锚固剂，插入0.5米长短钢筋，将下台阶钢筋网片17焊接在短钢筋上，保证下台阶钢筋网17密贴在下台阶一层喷射混凝土16上。

然后，安装下台阶型钢钢架18，中台阶型钢钢架13与下台阶钢架18采用连接钢板上预留螺栓孔，采用螺栓、螺母连接二者，施工下台阶二层喷射混凝土19将下台阶钢筋网片17和下台阶型钢钢18架完全盖住。

至此，上中下台阶的支护结构连接封闭成环，整个隧道支护结构全部完成。上台阶与中台阶和下台阶的一层喷射混凝土、钢筋网片、型钢钢架、二层喷射混凝土均有搭接，使上台阶、中台阶、下台阶支护结构形成整体受力。

本发明施工方法简单，便于施工，结构受力明确，楔形锚固可以保证拱部钢架的稳定性，进而保证浅埋隧道施工的安全性，实现了隧道支护结构外部受力，节省了内部空间，在隧道开挖时可以上大型机械进行开挖作业，提高了施工的进度，是一种安全高效的支护结构和施工方法，应用推广前景广阔。

本发明解决浅埋隧道施工过程中，拱顶部型钢钢架固定不稳固的安全隐患，拆除临时内支撑额安全风险，内支撑结构导致施工空间小、效率低、进度慢的问题，本发明能够提高施工安全保障、提高机械化率。