发明内容

本发明的目的在于提供一种受力好，适合于地质条件较好的Ⅱ级、Ⅲ级围岩地段的隧道十字交叉口结构及其施工方法。

本发明的技术方案是：一种隧道十字交叉口结构包括交叉口部，所述交叉口部包括下部直墙结构和设于所述下部直墙结构上端的上部穹顶结构；所述上部穹顶结构为表面呈球面状的壳体结构；所述下部直墙结构为八个直墙形成对称分布的八面直墙结构；每隔一个所述直墙上设置一个支洞，所述支洞与所述交叉口部相通；

所述交叉口部紧贴围岩设有初期支护；所述支洞紧贴围岩依次设有初期支护和二次衬砌；

所述支洞的初期支护处设有多根打入围岩的砂浆锚杆，所述砂浆锚杆之间挂设有钢筋网；沿所述支洞的纵向设置多榀钢拱架，多榀所述钢拱架之间通过连接钢筋在所述钢拱架内外侧交错连接；

所述交叉口部下部直墙结构的初期支护交错设有多根打入围岩的砂浆锚杆和预应力锚杆，并在所述砂浆锚杆和预应力锚杆之间挂设有钢筋网；

所述交叉口部上部穹顶结构的中心顶点上设置一根所述预应力锚杆，自该顶点起依次向外径向呈放射状，环向设有多条同心圆锚杆布置线，沿每条所述同心圆锚杆布置线上交错布置有多根打入围岩的砂浆锚杆和预应力锚杆，并在所述砂浆锚杆和预应力锚杆之间挂设有钢筋网。

上述方案中，所述交叉口部采用喷锚衬砌、直墙下部侧壁处设现浇混凝土边墙的结构；所述交叉口部采用设置砂浆锚杆并结合预应力锚杆加固的结构；所述交叉口部的施工分区包括上台阶和下台阶；所述交叉口部采用先环向分部施工上台阶、再环向分部施工下台阶的喷锚衬砌结构；并结合支洞的复合式衬砌(初期支护和二次衬砌)的加强结构，为大跨度穹顶结构提供了有效的侧向约束与支撑作用，保证洞内大跨度十字交叉口结构安全与稳定。另，下部直墙结构中基本对称分布的八面直墙结构，一方面可对称展布四条交通分支道路，使洞内道路路线呈十字型交叉；另一方面，结构对称可实现应力基本对称，受力较均匀，稳定性更好，使得在地质条件较好的Ⅱ级、Ⅲ级围岩地段开挖大跨度穹顶十字交叉口成为可能。

优选的，多条所述同心圆锚杆布置线中，第n条同心圆上交错设置6n根砂浆锚杆和预应力锚杆，其中，n为＞0的自然数，3n根为砂浆锚杆，3n根为预应力锚杆，所述砂浆锚杆数量与所述预应力锚杆数量相同。

优选的，每个所述支洞与所述交叉口部连接处均设有两榀所述钢拱架。

优选的，还包括多根连接钢筋，多榀所述钢拱架之间通过所述连接钢筋在所述钢拱架内外侧交错连接。

优选的，所述下部直墙结构外表面围成的立体围岩开挖区域形成下台阶，所述上部穹顶结构外表面围成的立体围岩开挖区域形成上台阶。

本发明还提供一种上述隧道十字交叉口结构的施工方法，包括以下步骤：

1)开挖其中一个支洞，成型后先初喷混凝土封闭围岩，然后朝向围岩打设砂浆锚杆、挂钢筋网、架立钢拱架，再复喷混凝土；

2)开挖交叉口部上台阶靠近上述支洞的扇形分部，成型后先初喷混凝土，然后朝向围岩打设砂浆锚杆和预应力锚杆，挂钢筋网，再复喷混凝土形成初期支护；

3)以环向分部的方式依次开挖交叉口部上台阶的其余扇形分部，每开挖成型一个扇形分部后，按上述步骤2)的方法初喷混凝土，打设砂浆锚杆和预应力锚杆，挂钢筋网，再复喷混凝土形成初期支护，以此循环，直至整个上台阶开挖、支护成型，形成交叉口部上部穹顶结构；

4)以环向分部的方式依次开挖交叉口部下台阶，且从靠近步骤1)所述支洞的直墙分部起，每开挖成型一个分部后，按上述步骤2)的方法初喷混凝土，打设砂浆锚杆和预应力锚杆，挂钢筋网，再复喷混凝土形成初期支护，以此循环，直至整个下台阶开挖、支护成型，并在所述交叉口部未与支洞相通的四面直墙处，紧贴初期支护内侧设置现浇边墙，形成交叉口部下部直墙结构；

5)按上述步骤1)的方法开挖其余的支洞；

6)步骤4)所述下部直墙结构由八面直墙结构组成，其中每隔一面所述直墙与所述步骤1)开挖的支洞相通；

7)步骤2)、3)所述上台阶由八个扇形分部组成；步骤4)所述下台阶由八个直墙分部组成；

8)浇筑所有开挖成型的支洞，形成二次衬砌。

上述方案采用新奥法施工，在围岩较好地段(地质较好的Ⅱ级、Ⅲ级围岩地段)，充分利用围岩的自承能力，达到很好的支护效果。

优选的，所述步骤1)和步骤2)之间还包括步骤1.1，在步骤1)开挖成型的支洞与交叉口部的连接处架设两榀所述钢拱架，每榀钢拱架从所述支洞的一侧壁到另一侧壁，并在所述钢拱架内、外侧交错用连接钢筋连接，形成完整的拱墙支护加强圈。

优选的，所述步骤3)和步骤4)的环向分部开挖的方向为顺时针或逆时针。

与相关技术相比，本发明的有益效果为：所述隧道十字交叉口结构使得在地质条件较好的Ⅱ级、Ⅲ级围岩地段开挖大跨穹顶十字交叉口成为可能；所述交叉口部采用喷锚衬砌，所述支洞采用复合式衬砌，两者结合的方式使得施工方便，充分利用围岩自承能力，达到了很好的支护效果，克服了传统通常做法的受力和经济缺陷，并具有结构外形新颖、受力合理的技术优势。