基于监控量测控制隧道初期支护变形的支护结构及施工方法与流程

技术特征：

1.一种基于监控量测控制隧道初期支护变形的支护结构，其特征在于：包括依次连接的沿隧道上台阶设置的拱部钢架、中台阶边墙钢架和下台阶边墙钢架，隧道底部设置仰拱钢架；上台阶拱部钢架、中台阶边墙钢架及下台阶边墙钢架脚部均设置锁脚锚管，仰拱钢架设置若干系统锚杆进行锚固；中台阶边墙钢架和上台阶拱部钢架通过螺栓进行动态连接，动态连接件包括设于拱部钢架底端的滑槽连接板、设于中台阶边墙钢架上端的圆孔连接板，滑槽连接板和圆孔连接板通过螺栓连接，螺栓可沿滑槽连接板的滑槽移动。

2.根据权利要求1所述的监控量测控制变形的隧道支护结构，其特征在于：滑槽连接板和圆孔连接板分别通过角钢设于拱部钢架和边墙钢架上，滑槽连接板上对称分布若干滑槽，圆孔连接板对应分布有若干圆孔。

3.根据权利要求1所述的监控量测控制变形的隧道支护结构，其特征在于：两侧中台阶边墙钢架单侧或两侧均通过滑槽连接板和圆孔连接板与上台阶拱部钢架动态连接。

4.根据权利要求1所述的监控量测控制变形的隧道支护结构，其特征在于：拱部钢架、中台阶边墙钢架和下台阶边墙钢架之间均可通过滑槽连接板和圆孔连接板动态连接。

5.根据权利要求1所述的监控量测控制变形的隧道支护结构，其特征在于：钢架之间纵向通过I14或I16型钢构件连接，所述钢构架设于钢架的腹板上，且避开锁脚锚管。

6.一种基于监控量测控制软弱围岩大变形隧道变形的隧道支护结构施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤（1）、将隧道分为上、中、下三个台阶开挖，开挖后初喷，施做钢筋网，架立钢架后复喷；

步骤（2）、复喷完毕后立即对已经施做的上台阶进行初期支护断面扫描，记录断面里程，作为对比分析初始依据；

步骤（3）、在后续中台阶、下台阶施工过程中，对已施做的段落进行监控量测，观测拱顶、拱腰及上、中台阶连接处的水平位移和竖向位移进行监测，得到该里程断面连接处水平位移x、及竖向位移y的变化趋势及累计值；

步骤（4）、根据上述得到的监测数据，确定断面拱顶、拱腰及连接处的绝对坐标，并对比同一里程断面先后两次断面扫描数据，确定各部位位移；

步骤（5）、根据上台阶顶部、拱部钢架底部连接处及上台阶中部的三点监测数据绘制第一圆半径及圆心，将所绘制圆的圆心移动至原设计圆心位置，对比两圆弧增量即为该段预留变形量增量δ1；

根据上台阶与中台阶一侧连接处、中台阶与下台阶连接处以及中台阶中点确定第二圆半径及圆心，重复上述步骤，所述增量即为该段预留变形量增量δ2；

步骤（6）、定义合理预留变形量为δt，δt=初始变形Δ+max{δ1、δ2}+10，单位cm；其中，初始变形Δ为未被监测到的隧道开挖卸荷后既已发生的变形，通过数值计算位移反分析得到；

步骤（7）、根据所述合理预留变形量，进行钢架制作，并组装得到隧道支护结构，包括根据监控量测调整后的隧道上台阶设置的拱部钢架、两侧设置的中台阶边墙钢架和下台阶边墙钢架，以及仰拱钢架；

其中，施工完成上台阶后，初喷射混凝土后及时架立拱部钢架并施做锁脚锚管，拱部钢架脚部采用滑槽式连接板；开挖中台阶后，初喷射混凝土后及时架立中台阶边墙钢架，使中台阶边墙钢架顶部的圆孔连接板与上台阶拱部钢架底端滑槽式连接板对齐，插入螺栓，调整中台阶钢架位置，保证上下钢架轴线顺直，紧固螺帽；滑槽空隙中，插入废钢筋焊满；开挖下台阶及仰拱，及时施做仰拱钢架，尽早封闭成环；仰拱钢架下设置系统锚杆，与仰拱钢架相连。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤（7）中，还包括施做超前支护，超前支护为小导管或中管棚，施做超前支护后，注水泥-水玻璃双液浆。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：超前支护的保护下，按照调整后的钢架轮廓线进行上台阶边墙开挖，施做初喷混凝土及钢筋网，架立上台阶钢架并在钢架脚部垫方木板。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：截取I14或I16型钢构件，将两榀钢架的钢架腹板连接。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：将锁脚锚管设于钢架上，锁脚锚管内注水泥-水玻璃双液浆。