[发明专利]一种刚柔耦合的隧道监测支护综合体系与方法

权利要求书

1.一种刚柔耦合的隧道监测支护综合体系的施工方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)隧道爆破开挖排险后，在新鲜岩面上喷射改性混凝土，达到设计厚度后沿隧道环向布设锚杆或/和锚索；

(2)将预制附带柔性垫层的工字钢沿隧道断面架设拼装，工字钢通过方形板上预留螺栓孔栓接后，将不同单元工字钢垫层中的分布式光纤通过接口互相连接；

(3)在拱脚两单元工字钢连接位置预留测量接口，并进行适当保护，使测量接口在二次衬砌施作完成后实现测量；

(4)对步骤(3)形成的结构进行改性混凝土的二次喷射，直到满足设计厚度，形成完整的初支结构；

(5)整体支护体系施作完成后，采用测量装置对整个隧道断面围岩进行实时监测。

2.如权利要求1所述的施工方法，其特征是：所述步骤(5)中，测量装置对整个隧道断面围岩进行实时监测，不同断面围岩变形规律形成综合对比云图，以辅助后续隧道施工。

3.一种适用于如权利要求1所述的施工方法的刚柔耦合的隧道监测支护综合体系，其特征是：包括若干并行的支护拱架，所述支护拱架包括多个依次连接的刚性支护单元，所述刚性支护单元外侧设置有柔性合成材料垫层，所述柔性合成材料垫层外侧设置有初次混凝土支护层，所述初次混凝土支护层的材料是改性混凝土，所述刚性支护单元内侧设置有二次混凝土喷射层，包括刚性支护单元、柔性合成材料垫层和初次混凝土支护层，形成整体支护体系；所述柔性合成材料垫层内埋设有分布式光纤和测量装置，实现隧道整个断面围岩变形的实时监测。

4.如权利要求3所述的一种刚柔耦合的隧道监测支护综合体系，其特征是：所述初次混凝土支护层采用喷射混凝土，为整个体系的最外层，直接与围岩接触，固定有锚杆或/和锚索结构。

5.如权利要求3所述的一种刚柔耦合的隧道监测支护综合体系，其特征是：所述刚性支护单元为工字钢。

6.如权利要求5所述的一种刚柔耦合的隧道监测支护综合体系，其特征是：所述工字钢上下两个翼板尺寸与柔性合成材料垫层的宽度相适配。

7.如权利要求3所述的一种刚柔耦合的隧道监测支护综合体系，其特征是：所述柔性合成材料垫层与刚性支护单元的翼板相连接，且其两端采用螺栓与刚性支护单元两端预留螺栓孔栓接预紧。

8.如权利要求3所述的一种刚柔耦合的隧道监测支护综合体系，其特征是：所述分布式光纤安装在柔性合成材料垫层底部，当进行工字钢单元栓接拼装时，不同工字钢单元上部粘接的垫层互相靠近，安装在柔性合成材料垫层内部的光纤通过接口连接实现分布式光纤的整体构成。

9.如权利要求3所述的一种刚柔耦合的隧道监测支护综合体系，其特征是：所述分布式光纤实现隧道整个断面的覆盖测量，在拱腰处预留一处测量接口，当整个支护体系布设完成后，围岩变形造成柔性垫层受压并导致安装在垫层内的分布式光纤发生形变，采用测量装置与预留测量接口相连可以实现全断面围岩变形的实时测量。

10.如权利要求3所述的一种刚柔耦合的隧道监测支护综合体系，其特征是：所述柔性合成材料垫层的厚度根据隧道围岩质量调节。