本发明涉及地下工程围岩变形控制领域，具体是隧道开挖管片外围岩联合支护结构及施工方法。
背景技术：
隧道(洞)工程中岩体开挖后，围岩由于应力重新调整而产生变形。新奥法施工理念中考虑通过释放洞壁岩体一定的变形量降低所需支护强度，进而降低工程成本。tbm设计中考虑了这一变化因素，即利用护盾较长无支护段使得围岩变形逐渐趋于稳定进而降低后期作用于管片衬砌上的围岩压力。但对于特殊地层，如挤压大变形地层，由于支护段围岩变形过大，这一思路会转变为围岩卡机的直接因素。
根据结构力学理论，在简支梁结构中增加支点将大大降低梁身挠度及自身弯矩。此外，对于岩体特别软弱、地应力较高洞段，采用常规的管片支护强度难以达到所需量值后，围岩变形过大，易于导致管片错台、开裂等，此时需要联合多种支护方法，形成联合支护体系，进而减小并控制围岩变形量值。对于tbm而言，如何在相对封闭的施工空间和已有完善的施工流程中，在不影响工程进度情况下，将这一思路和方法应用于工程建设中，降低挤压变形下的卡机风险，并对后期变形围岩提供足够支撑力，是目前工程所面临的难题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供双护盾tbm联合衬砌支护结构及其施工方法，能够对隧道施工中管片外围岩进行快速支护，控制围岩变形，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种双护盾tbm衬砌联合支护结构，包括管片，模袋，垫板，恒载器，围岩，锚索/锚杆，位于所述管片上的模袋灌浆孔、恒载器及锚索/锚杆安装孔、模袋槽、垫板槽，垫板中心孔；所述模袋设置在所述管片外周，且模袋置于管片的模袋槽内，并通过管片上的模袋灌浆孔与内部连通，模袋灌浆前收藏于模袋槽内，不影响管片的运输和安装；管片安装后，通过模袋灌浆孔对模袋进行灌浆，模袋在压力作用下能够膨胀开来形成支撑，模袋灌浆孔在灌浆后可进行密封；所述垫板中心设有垫板中心孔，垫板中心孔的尺寸满足钻头钻孔安装锚索/锚杆的要求；围岩上设有钻孔，所述锚索/锚杆通过恒载器及锚索/锚杆安装孔和钻孔、垫板中心孔安装在围岩上，所述恒载器通过恒载器及锚索/锚杆安装孔安装在锚索/锚杆靠近的管片一端，通过恒载器能够推动垫板脱离垫板槽，与围岩接触，并通过锚索/锚杆锚头进行锁定；所述的恒载器可进行加压到目标压力值，在围岩变形过程中，当锚索/锚杆所受压力增大超过预设值，恒载器自动排压保持拉力恒定。
进一步地，所述模袋槽和模袋灌浆孔可在制作管片时预制或管片制作完成后开槽制作。
进一步地，所述恒载器及锚索/锚杆安装孔外侧设有垫板槽，垫板槽可安放垫板。
本发明还提供了一种双护盾tbm衬砌联合支护结构的施工方法，包括以下施工步骤：
步骤1：在管片上预制模袋灌浆孔、恒载器及锚索/锚杆安装孔、模袋槽和垫板槽，可在管片制作中预制或已制作管片上开凿形成；
步骤2：将模袋安装于模袋槽内并通过模袋灌浆孔与内部连通；
步骤3：将垫板安装于垫板槽内；
步骤4：管片安装；
步骤5：根据需要，通过模袋灌浆孔对模袋进行灌浆，模袋灌浆固结后与围岩接触提供支撑力；
步骤6：根据需要通过恒载器及锚索/锚杆安装孔和垫板中心孔在围岩上钻孔安装锚索/锚杆，在锚索/锚杆靠近管片的一端通过恒载器及锚索/锚杆安装孔安装恒载器，通过恒载器推动垫板脱离垫板槽，与围岩接触，再安装锚索/锚杆锚头进行锁定；对恒载器进行加压到目标压力值，在围岩变形过程中，当锚索/锚杆所受压力增大超过预设值，恒载器自动排压保持杆体/索体拉力恒定；
步骤7：对模袋灌浆孔和恒载器及锚索/锚杆安装孔进行封孔处理，施工完毕。
进一步地，在安装所述锚索/锚杆前，垫板置于垫板槽内，外侧与管片外侧齐平，不影响管片的运输和安装。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构简单、设计合理、施工高效；本发明可以在相对较为封闭的双护盾tbm施工空间和已有完善的施工流程中，在不影响工程进度情况下，有效控制围岩变形量，降低发生挤压变形卡机风险，并对后期变形围岩提供足够支撑力，极大地体现出双护盾tbm快速、安全施工的优势。
附图说明
图1为本发明中联合支护结构整体图。
图2为本发明中支护结构细节图。
图3为本发明中恒载锚索/锚杆支护结构安装前示意图。
图4为本发明中管片联合支护结构细节图。
图5为本发明中恒载锚索/锚杆支护结构安装前垫板安装示意图。
图6为本发明中管片内侧示意图。
图7为本发明中垫板槽示意图。
其中，1-管片；2-膜袋；3-垫板；4-恒载器；5-围岩；6-锚索/锚杆；101-膜袋灌浆孔；102-恒载器及锚索/锚杆安装孔；103-膜袋槽；104-垫板槽；301-垫板中心孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例及附图，对本发明的技术方案进行清楚完整的描述。应该了解，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-7所示，本发明的一种双护盾tbm衬砌联合支护结构，包括管片1，模袋2，垫板3，恒载器4，围岩5，锚索/锚杆6，位于所述管片1上的模袋灌浆孔101、恒载器及锚索/锚杆安装孔102、模袋槽103、垫板槽104，垫板中心孔301；
如图3、图5和图6所示，所述模袋2设置在所述管片1外周，且模袋2置于管片1的模袋槽103内，并通过管片1上的模袋灌浆孔101与内部连通，模袋2灌浆前收藏于模袋槽103内，不影响管片的运输和安装；管片1安装后，通过模袋灌浆孔101对模袋2进行灌浆，模袋2在压力作用下能够膨胀开来形成支撑，模袋灌浆孔101在灌浆后可进行密封；所述模袋槽103和模袋灌浆孔101可在制作管片1时预制或管片1制作完成后开槽制作。
如图2、图3、图4和图5所示，管片1上设有恒载器及锚索/锚杆安装孔102，述恒载器及锚索/锚杆安装孔102外侧设有垫板槽104，垫板槽104可安放垫板3。
如图4和图5所示，所述垫板3中心设有垫板中心孔301，垫板中心孔301的尺寸满足钻头钻孔安装锚索/锚杆6的要求；围岩5上设有钻孔，所述锚索/锚杆6通过恒载器及锚索/锚杆安装孔102和钻孔、垫板中心孔301安装在围岩5上，所述恒载器4通过恒载器及锚索/锚杆安装孔102安装在锚索/锚杆6靠近的管片1一端，通过恒载器4能够推动垫板3脱离垫板槽104，与围岩5接触，并通过锚索/锚杆6锚头进行锁定；所述的恒载器4可进行加压到目标压力值，在围岩5变形过程中，当锚索/锚杆6所受压力增大超过预设值，恒载器4自动排压保持拉力恒定。
本发明的一种双护盾tbm衬砌联合支护结构的施工方法，包括以下施工步骤：
步骤1：在管片1上预制模袋灌浆孔101、恒载器及锚索/锚杆安装孔102、模袋槽103和垫板槽104，可在管片制作中预制或已制作管片上开凿形成；
步骤2：将模袋2安装于模袋槽103内并通过模袋灌浆孔101与内部连通；
步骤3：将垫板3安装于垫板槽104内；
步骤4：管片1安装；
步骤5：根据需要，通过模袋灌浆孔101对模袋2进行灌浆，模袋2灌浆固结后与围岩接触提供支撑力；
步骤6：根据需要通过恒载器及锚索/锚杆安装孔102和垫板中心孔301在围岩5上钻孔安装锚索/锚杆6，在锚索/锚杆6靠近管片1的一端通过恒载器及锚索/锚杆安装孔102安装恒载器4，通过恒载器4推动垫板3脱离垫板槽104，与围岩5接触，再安装锚索/锚杆6锚头进行锁定；对恒载器4进行加压到目标压力值，在围岩5变形过程中，当锚索/锚杆6所受压力增大超过预设值，恒载器4自动排压保持杆体/索体拉力恒定；在安装所述锚索/锚杆6前，垫板3置于垫板槽104内，外侧与管片1外侧齐平，不影响管片的运输和安装；
步骤7：对模袋灌浆孔101和恒载器及锚索/锚杆安装孔102进行封孔处理，施工完毕。
此外，本说明书应被视为一个整体，上述实施方式并非本发明唯一的独立技术方案，实施例中的技术方案可经适当组合调整，形成本领域技术人员可理解的其他实施方式。