一种隧道支护结构及其支护施工方法与流程

本发明属于隧道支护，具体涉及一种隧道支护结构及其支护施工方法。

背景技术：

1、隧道施工过程中经常遇到软弱围岩，软弱围岩的存在给隧道施工带来的巨大的安全隐患，处理不当或处理不及时可能带来灾难性后果，软岩隧道失稳破坏实质上是由于地层压力效应，隧道开挖后重新分布的二次应力与围岩的变形及强度特性互为作用，当二次应力量值超过了部分围岩的塑性极限或强度极限或使围岩进入显著的流变状态，则围岩就发生显著的变形、破裂、松碎、破坏等现象，表现出明显的地层压力效应，因此需要对隧道壁进行支护。

2、基于以上情况可知，研发一种软岩隧道新型支护结构，并配以施工方法对于保障软岩大变形巷道的稳定性具有重要意义。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种隧道支护结构及其支护施工方法，旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一，能够让软弱围岩隧道外表面的围岩隧道岩体始终保持平稳的状态，提高了软弱围岩隧道整体的结构牢固性和稳定性，缩减软弱围岩隧道在使用时隧道上的围岩隧道岩体出现位移、晃动、滑落产生的压力以及对支护结构造成侵蚀损害影响软弱围岩隧道安全使用的情况。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种隧道支护结构，其特征在于，所述支护结构包括：

4、锚网1，包括钢筋网，延隧道围岩的表面进行铺设；

5、初次衬砌5，延隧道轴向进行铺设，覆盖所述锚网1；

6、拱架4，延隧道轴向间隔铺设，设置在所述初次衬砌5表面；所述拱架4由设置在隧道同一径向截面上的多个拱架段拼接而成；每个所述拱架段包括多个均匀排列的沥青钢管格栅单元；

7、锚杆，设置在所述拱架4的间隔处，同时延隧道轴向以及隧道径向铺设；所述锚杆穿过所述初次衬砌5以及所述锚网1均匀深入至隧道围岩内；二次衬砌7，延隧道轴向进行铺设，铺设在所述拱架4的表面。

8、优选的，所述二次衬砌7包括：喷射形成的低回弹模量的喷射混凝土，喷射在所述拱架4的表面。

9、优选的，所述拱架段包括：

10、上肋钢管4-2，包括与所述初次衬砌5相贴的第一弧形钢管；所述第一弧形钢管包括延隧道轴向平行设置的两根所述第一弧形钢管；

11、下肋钢管4-3，包括延隧道径向分别与每根所述第一弧形钢管平行设置的两根第二弧形钢管；

12、所述上肋钢管4-2和所述下肋钢管4-3采用所述沥青钢管格栅单元连接。

13、优选的，所述沥青钢管格栅单元包括：

14、u形钢管4-5，所述u形钢管4-5封闭的一端与所述第一弧形钢管相贴；所述u形钢管4-5的两个自由端连接至同一根所述第二弧形钢管上；

15、竖向连接管4-4，连接位于隧道同一截面的所述第一弧形钢管和所述第二弧形钢管；所述连接管4-4包括位于所述u形钢管4-5两侧的第一竖向连接管和第二竖向连接管；

16、横向连接管4-9，包括杆状物；延隧道轴向设置多个所述横向连接管4-9，分别连接两根所述第一弧形钢管以及连接两根第二弧形钢管。

17、优选的，在所述第一连接管上设置应变传感器4-6；在所述第二连接管上设置壶口4-8，用于灌注沥青。

18、优选的，在所述上肋钢管4-2上设置多个释压孔4-7。

19、优选的，所述锚杆包括：锚杆2、注浆锚杆3和锁脚锚杆6。

20、优选的，所述锚杆2设置在隧道围岩的弹性区内；所述注浆锚杆3设置在隧道围岩的塑性区内；所述锁脚锚杆6固定在所述拱架4的两侧拱脚处。

21、优选的，本发明还涉及一种隧道支护施工方法，其改进之处在于，所述施工方法包括以下步骤：

22、步骤s1：制作拱架4；

23、步骤s2：在隧道开挖过后将锚网1铺设在破碎的围岩下，并用喷射混凝土形成初次衬砌5，初次衬砌5覆盖锚网1区域；

24、步骤s3：延隧道轴向间隔架设预制的拱架4；

25、步骤s4：在拱架4的间隔处、且位于拱侧及拱顶固定位置打孔，将锚杆2和注浆锚杆3插入孔内；在拱架4的两侧拱脚处用锁脚锚杆6固定；

26、步骤s5：监测应变传感器的应变值；若应变传感器的应变值小于预设的阈值时，则进行步骤s6；

27、步骤s6：用注浆锚杆3注浆，注浆结束后，用喷射混凝土形成二次衬砌7，施工结束

28、有益效果：

29、本申请涉及的拱架包括均匀排列的多个沥青钢管格栅单元，在格栅单元中充入沥青，使得拱架的钢管内均匀的充斥着沥青。当围岩产生变形来压时，对拱架产生挤压，钢管与沥青共同承担压力。若压力过大，拱架产生变形，内部的沥青会通过壶口挤出，实现让压的过程。让压结束，即当应变传感器的应变值小于预设的阈值时，开始注浆，修复破碎围岩，并施加刚性支护二次衬砌，抑制围岩继续变形。

技术特征：

1.一种隧道支护结构，其特征在于，所述支护结构包括：

2.如权利要求1所述的隧道支护结构，其特征在于，所述二次衬砌(7)包括：喷射形成的低回弹模量的喷射混凝土，喷射在所述拱架(4)的表面。

3.如权利要求1所述的隧道支护结构，其特征在于，所述拱架段包括：

4.如权利要求3所述的隧道支护结构，其特征在于，所述沥青钢管格栅单元包括：

5.如权利要求4所述的隧道支护结构，其特征在于，在所述第一连接管上设置应变传感器(4-6)；在所述第二连接管上设置壶口(4-8)，用于灌注沥青。

6.如权利要求3所述的隧道支护结构，其特征在于，在所述上肋钢管(4-2)上设置多个释压孔(4-7)。

7.如权利要求1所述的隧道支护结构，其特征在于，所述锚杆包括：锚杆(2)、注浆锚杆(3)和锁脚锚杆(6)。

8.如权利要求7所述的隧道支护结构，其特征在于，所述锚杆(2)设置在隧道围岩的弹性区内；所述注浆锚杆(3)设置在隧道围岩的塑性区内；所述锁脚锚杆(6)固定在所述拱架(4)的两侧拱脚处。

9.一种用于如权利要求1-8任一项所述隧道支护结构的隧道支护施工方法，其特征在于，所述施工方法包括以下步骤：

技术总结
本发明提供一种隧道支护结构，其改进之处在于，支护结构包括：锚网；覆盖锚网的初次衬砌；拱架、锚杆和二次衬砌。其中，拱架，延隧道轴向间隔铺设，设置在初次衬砌表面；拱架由设置在隧道同一径向截面上的多个拱架段拼接而成；每个拱架段包括多个均匀排列的沥青钢管格栅单元。本发明提供一种隧道支护结构，能够让软弱围岩隧道外表面的围岩隧道岩体始终保持平稳的状态，提高了软弱围岩隧道整体的结构牢固性和稳定性，缩减软弱围岩隧道在使用时隧道上的围岩隧道岩体出现位移、晃动、滑落产生的压力以及对支护结构造成侵蚀损害影响软弱围岩隧道安全使用的情况。

技术研发人员：安刚建,储巨球,方祥,何灿灿,刘龙飞,刘亮,荣传新,冯吉昊,石浩
受保护的技术使用者：中铁四局集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24