[发明专利]一种隧道装配式支护体系及其施工方法

权利要求书

1.一种隧道装配式支护体系，其特征在于，包括超前支护、柔性支护和刚性支护，沿着隧道的径向，超前支护、柔性支护和刚性支护由外向内依次设置，所述超前支护包括通过超前小导管(1)向围岩中注浆形成的注浆围岩；所述柔性支护包括预制泡沫混凝土块(2)，预制泡沫混凝土块(2)与预制泡沫混凝土块(2)之间通过螺栓连接，且预制泡沫混凝土块(2)与预制泡沫混凝土块(2)之间密封，设置在围岩壁的内侧形成柔性支护，预制泡沫混凝土块(2)之间的密封结构为在预制泡沫混凝土块(2)之间的缝隙内充满粘接剂，且在接缝内设置有弹性橡胶密封垫(7)，弹性橡胶密封垫(7)通过粘接剂与预制泡沫混凝土块(2)粘接固定，预制泡沫混凝土块(2)之间的接缝均错开设置，预制泡沫混凝土块(2)上开设有锁脚锚杆孔，在该锁脚锚杆孔内设置有锁脚锚杆(3)，锁脚锚杆(3)用于将预制泡沫混凝土块(2)锚固于围岩上；所述刚性支护包括钢管混凝土拱架(9)，钢管混凝土拱架(9)沿着隧道周向布置一周，沿着隧道纵向间隔布置，相邻的钢管混凝土拱架(9)之间，填充有预制钢筋混凝土管片(8)。

2.根据权利要求1所述的一种隧道装配式支护体系，其特征在于，所述超前支护的注浆浆液为水泥-水玻璃双液浆；超前小导管(1)设置在隧道掌子面处拱顶120°范围内，沿隧道周向设置，超前小导管(1)沿隧道周向的间距为30cm～50cm，外插角为3°～5°，长度为6m～8m。

3.根据权利要求1所述的一种隧道装配式支护体系，其特征在于，所述的钢管混凝土拱架(9)包括空心钢管(4)，空心钢管(4)内充满混凝土(5)，空心钢管(4)沿着隧道周向设置一周，相邻设置的空心钢管(4)的接缝处套设有套管(6)，相邻设置的空心钢管(4)通过套管(6)连接。

4.根据权利要求1所述的一种隧道装配式支护体系，其特征在于，沿着隧道的纵向，相邻设置的两榀钢管混凝土拱架(9)之间设置有纵向钢筋，纵向钢筋的两端分别与钢管混凝土拱架(9)连接。

5.一种隧道装配式支护施工方法，其特征在于，将开挖断面从上至下依次分成上台阶(I，II)、下台阶(III，IV)和仰拱部分(V)，上台阶(I，II)、下台阶(III，IV)和仰拱部分(V)采用台阶法错台开挖，上台阶开挖预留中部核心土(II)，下台阶左、右两侧(III，IV)交错开挖，包括如下步骤：

步骤一：实施超前支护，沿隧道拱部一定角度范围内，沿隧道周向开挖轮廓线，在挖掘好的位置向围岩内施作超前小导管(1)，并通过超前小导管(1)向围岩内注入浆液来加固围岩；

步骤二：在超前支护施作完成后，在超前支护的下方开挖上台阶(I)并在上台阶(I)的中部预留中部核心土(II)；

步骤三：在上台阶(I)挖掘完成后，在上台阶(I)上方对应的围岩壁内侧安装预制泡沫混凝土块(2)，沿着围岩的周向，通过螺栓连接上台阶部分预制泡沫混凝土块(2)，并通过预制泡沫混凝土块(2)上预留的锁脚锚杆孔安设锁脚锚杆(3)，预制泡沫混凝土块(2)通过锁脚锚杆(3)与围岩锚固；

步骤四：开挖中部核心土(II)；

步骤五：中部核心土(II)挖掘完成后，开挖下台阶左侧(III)，沿着隧道的纵向，下台阶左侧(III)向内挖掘一定距离，然后沿着隧道的周向，在隧道左侧围岩壁的内侧，在步骤三安装好的预制泡沫混凝土块(2)的端部继续连接预制泡沫混凝土块(2)，并通过预制泡沫混凝土块(2)上预留的锁脚锚杆孔安设锁脚锚杆(3)；

步骤六：再开挖下台阶右侧(IV)，沿着隧道的纵向，下台阶右侧(IV)向内挖掘一定距离，然后沿着隧道的周向，在隧道右侧围岩壁的内侧，在步骤三安装好的预制泡沫混凝土块(2)的端部继续连接预制泡沫混凝土块(2)，并通过预制泡沫混凝土块(2)上预留的锁脚锚杆孔安设锁脚锚杆(3)；

步骤七：开挖仰拱部分(V)，沿着隧道的纵向，仰拱部分(V)向内挖掘一定的距离，仰拱部分(V)挖掘完成后，然后沿着隧道的周向，在步骤五及步骤六安装好的预制泡沫混凝土块(2)的端部继续连接预制泡沫混凝土块(2)，使预制泡沫混凝土块(2)沿着隧道的周向分布一周，形成一段柔性支护；

步骤八：待步骤七完成后，在预制泡沫混凝土块(2)的内侧架设钢管混凝土拱架(9)，然后通过纵向钢筋将该钢管混凝土拱架(9)与前一榀的钢管混凝土拱架(9)连接起来；

步骤九：在相邻两榀钢管混凝土拱架(9)之间拼装预制钢筋混凝土管片(8)，沿着隧道的周向，预制钢筋混凝土管片(8)通过螺栓连接；

重复步骤一至步骤九，对隧道进行持续施工。