一种用于隧道条带状岩爆脱落洞段加固结构及施工方法与流程

1.本发明涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种用于隧道条带状岩爆脱落洞段加固结构及施工方法。


背景技术：

2.岩爆是高地应力硬岩隧道施工时发生的一种破坏现象，隧道因开挖卸荷而引起周边围岩产生应力分异作用，造成岩石内部破裂和弹性能突然释放而引起的爆裂松脱、剥离、弹射乃至抛掷性破坏现象，严重危及施工人员及机械的安全，施工进度缓慢、风险极高。
3.其中，对于相对比较轻微的条带状岩爆，尤其是沿隧道轴向的条带状岩爆，会随着隧道施工而持续发生，因此若不及时进行加固支护处理，或者支护不到位，隧道围岩内壁容易持续向临空面变形、出现片帮破坏，并且随着隧道施工，持续沿隧道轴向扩展，形成安全隐患。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种能够及时在条带状岩爆脱落区域进行压紧支护作用，避免岩爆区域持续扩展，提高岩壁自承力，为后续隧道施工、支护等作业提供更加安全的施工环境的加固结构。
5.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
6.本发明提供的一种用于隧道条带状岩爆脱落洞段加固结，包括沿隧道开挖内壁的条带状岩爆脱落区域分布的若干组锚杆和加固杆，所述锚杆和加固杆间隔分布，所述隧道开挖内壁上铺设有钢筋网，所述钢筋网穿过锚杆和加固杆；
7.所述钢筋网远离隧道内壁一侧架设有支护组件，所述支护组件包括用于支撑隧道顶侧的支护装置和支撑隧道两侧的加固钢板，两组所述加固钢板相互贴近一侧设置有向上支撑的连接组件，所述连接组件一端支撑于支护装置底侧，将锚杆和加固杆沿隧道岩壁四周等间距插入，对爆破的工作面进行加固，提高隧道岩壁的弹性应变能，挂上钢筋网对岩壁进行覆盖，对破碎的岩石具有承托、缓冲作用，通过调节支护装置与加固钢板之间的位置关系，使加固钢板穿过加固杆紧贴于钢筋网上，并通过连接装置对两侧的加固钢板施压，使加固钢板与钢筋网能够更好地吸收岩爆发生时产生的动应力，提高隧道岩壁的受力状态，避免岩爆区域持续扩展，为后续隧道施工、支护等作业提供更加安全的施工环境。
8.本发明优选地技术方案在于，所述加固杆包括穿过钢筋网和加固钢板并设置于隧道中的加固端，所述加固端设置于隧道内部的一端设置有尖刺部，所述加固端外壁设置有锚固钢片，避免岩爆区域持续扩展，提高加固的目的。
9.本发明优选地技术方案在于，所述锚固钢片沿加固端外壁四周等间距分布，且沿加固端轴向上至少设置有两组，增加加固杆四周区域的承载力，避免应力集中，提高了支护的作用。
10.本发明优选地技术方案在于，所述支护装置包括与钢筋网相抵接的支护架，所述
支护架两端内部设置有与滑槽滑动连接有调节板，所述调节板远离支护架一端与连接组件顶侧固定端转动连接，所述支护架和调节板与钢筋网于隧道内壁顶侧连接的拱形区的形状相适配，增加钢筋网对隧道岩壁的缓冲和承托作用，避免岩爆发生对人员产生伤害。
11.本发明优选地技术方案在于，所述调节板靠近支护架一端的两侧与支护架内壁转动连接，所述支护架两端设置有配合调节板转动的活动开口，使其适应不同拱形度要求的围岩使用，提高拱形区的支承作用和稳定。
12.本发明优选地技术方案在于，所述连接组件包括支承部和沿支承部两端伸缩调节的连接部，所述连接部远离支承部一端设置有与加固钢板滑动连接的固定部，所述固定部通过紧定螺钉与固定连接，所述支承部顶侧设置有用于支承支护架的支承件，加强了加固钢板和钢筋网对隧道两侧岩壁的防护作用，在受到冲击时能够及时产生形变，避免局部承受载荷过大。
13.本发明优选地技术方案在于，所述支承件包括设置于支承部顶侧的伸缩杆，所述伸缩杆的活动端设置有与支护架底侧相抵的支承板，并通过固定杆固定连接，提高隧道岩壁拱形区的吸能效果，使其受力状态得以改善，支护效果更佳。
14.一种用于隧道条带状岩爆脱落洞段加固施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
15.步骤1：通过移动水箱，利用高压喷头沿爆破后的岩壁进行喷洒，用以湿润岩面，并降低岩壁的温度，对清理后的隧道岩面喷射一层混凝土；
16.步骤2：沿爆破后的隧道岩壁等间距进行钻孔，插入锚杆并预紧，锚杆安装的间距不超过2m；
17.步骤3：将钢筋网紧贴于岩壁，并利用铁环与锚杆外露环套固定连接，在每两组锚杆之间安装加固杆，锚杆和加固杆沿隧道轴向等角度分布；
18.步骤4：加固钢板穿过加固杆的加固端紧贴于两侧的钢筋网，通过调节支护架两端调节板的长度和角度，使支护架和调节板穿过加固端并紧贴于钢筋网的拱形区，加固端远离岩壁一端安装上锁紧环，固定调节板、加固钢板和钢筋网与岩壁之间的连接。
19.步骤5：调节两端连接部使固定部沿加固钢板一侧滑动，移动至支承板与支护架底侧相抵，利用紧定螺钉固定支承部的位置后，通过伸缩杆的作用使支承板支承于支护架底侧，并加以固定杆，保证支护架对岩壁的加固作用；
20.采用上述技术方案，在隧道发生岩爆时，加固杆上的锚固钢片受压，并反作用于围岩岩爆时产生的压力，从而提高围岩的承载力，锚杆和加固杆的设置提高了围岩在多个角度上的韧性，避免岩爆区域的持续扩展，通过钢筋网和加固钢板以及支护架和调节板的配合进一步对隧道岩壁进行覆盖，在岩爆发生时能够及时发生形变，吸收岩爆冲击产生的能量，避免岩石破碎掉落对人员造成伤害，提高岩壁自承力和对岩壁的支护作用，为后续隧道施工、支护等作业提供更加安全的施工环境。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明将锚杆和加固杆沿隧道岩壁四周等间距插入，对爆破的工作面进行加固，提高隧道岩壁的弹性应变能，挂上钢筋网对岩壁进行覆盖，对破碎的岩石具有承托、缓冲作用，通过加固钢板与支护架和调节板的配合，使加固钢板和支护装置穿过加固杆紧贴于钢筋网上，并通过两侧的连接部对两侧的加固钢板施压，支承板对支护架的支承作用，使加固钢板与钢筋网能够更好地吸收岩爆发生时产生的动应力，提高隧道岩壁的受力状态，避免岩爆区域持续扩展，为后续隧道施工、支护等作业
提供更加安全的施工环境；在隧道发生岩爆时，加固杆上的锚固钢片受压，并反作用于围岩岩爆时产生的压力，从而提高围岩的承载力，锚杆和加固杆的设置提高了围岩在多个角度上的韧性，避免岩爆区域的持续扩展，通过钢筋网和加固钢板以及支护架和调节板的配合进一步对隧道岩壁进行覆盖，在岩爆发生时能够及时发生形变，吸收岩爆冲击产生的能量，避免岩石破碎掉落对人员造成伤害，提高了岩壁自承力和对岩壁的支护作用。
22.本发明提供的一种能够及时在条带状岩爆脱落区域进行压紧支护作用，避免岩爆区域持续扩展，提高岩壁自承力，为后续隧道施工、支护等作业提供更加安全的施工环境的加固结构。
附图说明
23.图1是本发明岩爆脱落洞段加固结构示意图；
24.图2是本发明图1中a处结构放大示意图；
25.图3是本发明图1中b处结构放大示意图。
26.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
27.1、隧道；11、锚杆；12、钢筋网；2、加固钢板；3、支护装置；31、支护架；32、调节板；33、滑槽；34、活动开口；35、固定杆；4、加固杆；41、加固端；42、尖刺部；43、锚固钢片；5、连接组件；51、支承部；52、连接部；53、固定部；54、伸缩杆；55、紧定螺钉；56、支承板。
具体实施方式
28.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
29.一种用于隧道条带状岩爆脱落洞段加固结构，包括沿隧道1开挖内壁的条带状岩爆脱落区域分布的若干组锚杆11和加固杆4，所述锚杆11和加固杆4间隔分布，所述隧道1开挖内壁上铺设有钢筋网12，所述钢筋网12穿过锚杆11和加固杆4，所述钢筋网12远离隧道1内壁一侧架设有支护组件，所述支护组件包括用于支撑隧道1顶侧的支护装置3和支撑隧道1两侧的加固钢板2，两组所述加固钢板2相互贴近一侧设置有向上支撑的连接组件5，所述连接组件5一端支撑于支护装置3底侧，将锚杆11和加固杆4沿隧道1岩壁四周等间距插入，对爆破的工作面进行加固，提高隧道1岩壁的弹性应变能，挂上钢筋网12对岩壁进行覆盖，对破碎的岩石具有承托、缓冲作用，通过调节支护装置3与加固钢板2之间的位置关系，使加固钢板2穿过加固杆4紧贴于钢筋网12上，并通过连接装置5对两侧的加固钢板2施压，使加固钢板2与钢筋网12能够更好地吸收岩爆发生时产生的动应力，提高隧道1岩壁的受力状态，避免岩爆区域持续扩展，为后续隧道1施工、支护等作业提供更加安全的施工环境。
30.作为本方案的一种可能的实施方式，优选的，所述加固杆4包括穿过钢筋网12和加固钢板2并设置于隧道1中的加固端41，所述加固端41设置于隧道1内部的一端设置有尖刺部42，所述加固端41外壁设置有锚固钢片43，加固杆4外壁的锚固钢片43能够对围岩产生横向支承力，避免岩爆区域持续扩展，提高加固的目的。
31.作为本方案的一种可能的实施方式，优选的，所述锚固钢片43沿加固端41外壁四周等间距分布，且沿加固端41轴向上至少设置有两组，增加加固杆4四周区域的承载力，避免应力集中，提高了支护的作用。
32.作为本方案的一种可能的实施方式，优选的，所述支护装置3包括与钢筋网12相抵
接的支护架31，所述支护架31两端内部设置有与滑槽33滑动连接有调节板32，所述调节板32远离支护架31一端与连接组件5顶侧固定端转动连接，所述支护架31和调节板32与钢筋网12于隧道1内壁顶侧连接的拱形区的形状相适配，通过支护架31与调节板32的配合，增加钢筋网12对隧道1岩壁的缓冲和承托作用，避免岩爆发生对人员产生伤害。
33.作为本方案的一种可能的实施方式，优选的，所述调节板32靠近支护架31一端的两侧与支护架31内壁转动连接，所述支护架31两端设置有配合调节板32转动的活动开口34，使其适应不同拱形度要求的围岩使用，提高拱形区的支承作用和稳定。
34.作为本方案的一种可能的实施方式，优选的，所述连接组件5包括支承部51和沿支承部51两端伸缩调节的连接部52，所述连接部52远离支承部51一端设置有与加固钢板2滑动连接的固定部53，所述固定部53通过紧定螺钉55与2固定连接，所述支承部51顶侧设置有用于支承支护架31的支承件，通过连接部52与固定部53的配合，加强了加固钢板2和钢筋网12对隧道1两侧岩壁的防护作用，在受到冲击时能够及时产生形变，避免局部承受载荷过大。
35.作为本方案的一种可能的实施方式，优选的，所述支承件包括设置于支承部51顶侧的伸缩杆54，所述伸缩杆54的活动端设置有与支护架31底侧相抵的支承板56，并通过固定杆35固定连接通过支承部51与支承板56的配合，提高隧道1岩壁拱形区的吸能效果，使其受力状态得以改善，支护效果更佳。
36.一种用于隧道条带状岩爆脱落洞段加固施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
37.步骤1：通过移动水箱，利用高压喷头沿爆破后的岩壁进行喷洒，用以湿润岩面，并降低岩壁的温度，对清理后的隧道1岩面喷射一层混凝土；
38.步骤2：沿爆破后的隧道1岩壁等间距进行钻孔，插入锚杆11并预紧，锚杆11安装的间距不超过2m；
39.步骤3：将钢筋网12紧贴于岩壁，并利用铁环与锚杆11外露环套固定连接，在每两组锚杆11之间安装加固杆4，锚杆11和加固杆4沿隧道1轴向等角度分布；
40.步骤4：加固钢板2穿过加固杆4的加固端41紧贴于两侧的钢筋网12，通过调节支护架31两端调节板32的长度和角度，使支护架31和调节板32穿过加固端41并紧贴于钢筋网12的拱形区，加固端41远离岩壁一端安装上锁紧环，固定调节板32、加固钢板2和钢筋网12与岩壁之间的连接。
41.步骤5：调节两端连接部52使固定部53沿加固钢板2一侧滑动，移动至支承板56与支护架31底侧相抵，利用紧定螺钉55固定支承部51的位置后，通过伸缩杆54的作用使支承板56支承于支护架31底侧，并加以固定杆35，保证支护架31对岩壁的加固作用。
42.采用上述技术方案，在隧道1发生岩爆时，加固杆4上的锚固钢片43受压，并反作用于围岩岩爆时产生的压力，从而提高围岩的承载力，锚杆11和加固杆4的设置提高了围岩在多个角度上的韧性，避免岩爆区域的持续扩展，通过钢筋网12和加固钢板2以及支护架31和调节板32的配合进一步对隧道1岩壁进行覆盖，在岩爆发生时能够及时发生形变，吸收岩爆冲击产生的能量，避免岩石破碎掉落对人员造成伤害，提高岩壁自承力和对岩壁的支护作用，为后续隧道1施工、支护等作业提供更加安全的施工环境。
43.本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此
处所公开的具体实施例的限制，其他落入本技术的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。