[实用新型]隧洞Ⅳ类、Ⅴ类围岩超前杆系拱减震加固结构

说明书

本实用新型公开了一种隧洞Ⅳ类、Ⅴ类围岩超前杆系拱减震加固结构，包括开设在隧道掌子面顶部的拱形超前薄壁槽洞，所述拱形超前薄壁槽洞的圆心角为90‑180°、槽高为200‑260mm、掘进深度为2000‑3500mm，且拱形超前薄壁槽洞沿掘进方向以2°‑5°角向外扩张；拱形超前薄壁槽洞的底壁上铺设有减震垫片层，所述减震垫片层上设置有多个以单层排列的杆系梁，且每隔3‑4根所述杆系梁之间放置一根注浆钢管；由所述注浆钢管注入拱形超前薄壁槽洞内的水泥浆液将杆系梁和注浆钢管固结在一起形成杆系拱体结构，所述杆系拱体结构与架设在隧洞掌子面处的用于支撑出露围岩体的钢拱架端部相连。本实用新型能够充分保证隧洞大断面开挖施工期和钻爆施工期的安全。

技术领域

本实用新型涉及隧洞开挖支护技术领域，尤其是涉及一种隧洞Ⅳ类、Ⅴ类围岩超前杆系拱减震加固结构。

背景技术

隧洞工程技术发展历史悠久，目前以钻爆法、TBM机械掘进等施工方法为主，未来还会发展水力切割法、激光切割法等。上述钻爆法主要是利用挖掘机械和炸药，完成对隧洞的开挖，其应用范围广，但对岩体扰动较大；TBM（应用隧洞掘进机）则是一种对岩体扰动较小的机械化挖掘技术，其效率高、安全、工程质量保证程度高，但造价高，且对较高硬度的硬岩及松散体无法实施。无论采用哪种施工方法，均需对岩体施做早期支护，防止岩体坍塌，保证隧洞成洞安全。但是目前的早期支护都是在大开挖断面后进行的，围岩的卸荷影响范围较大，尤其当隧洞穿越Ⅳ类、Ⅴ类开挖易坍塌软岩体时，反复爆破对岩体震动扰动很大，极易造成初支后的蠕变破坏，引起塌方，影响施工，甚至危及现场人员生命安全。为了减小震动引起的软岩缓慢变形破坏，目前常采用超前小导管注浆加固法、管棚法和预切割法等。传统的超前小导管注浆加固法不能对围岩全断面加固，作用有限；管棚法虽采用全断面加固，但偏重前后梁式支撑，且限制了通过打竖向锚杆进行围岩内部再加固的方式；同时，这两种方法均不能减弱爆破扰动。此外，预切割法成孔机械成本高，无围岩内部加固和减震措施。

实用新型内容

本实用新型提供一种能够实现对围岩全断面裂隙灌浆加固、对围岩外部整体双向支撑加固、对钻爆引起的围岩震动减小扰动的隧洞Ⅳ类、Ⅴ类围岩超前杆系拱减震加固结构。

为实现上述目的，本实用新型可采取下述技术方案：

本实用新型所述的隧洞Ⅳ类、Ⅴ类围岩超前杆系拱减震加固结构，包括开设在隧道掌子面顶部的拱形超前薄壁槽洞，所述拱形超前薄壁槽洞的圆心角为90-180°、槽高为200-260mm、掘进深度为2000-3500mm，且拱形超前薄壁槽洞沿掘进方向以2°-5°角向外扩张；拱形超前薄壁槽洞的底壁上铺设有减震垫片层，所述减震垫片层上设置有多个以单层排列的杆系梁，且每隔3-4根所述杆系梁之间放置一根注浆钢管；由所述注浆钢管注入拱形超前薄壁槽洞内的水泥浆液将杆系梁和注浆钢管固结在一起形成杆系拱体结构，所述杆系拱体结构与架设在隧洞掌子面处的用于支撑出露围岩体的钢拱架端部相连。

当隧洞穿越Ⅳ类岩体时，拱形超前薄壁槽洞的槽高为200-230mm，掘进深度3500mm；当隧洞穿越Ⅴ类岩体时，拱形超前薄壁槽洞的槽高为230-260mm，掘进深度2000mm。

所述杆系梁由中心支撑钢筋和浇注在中心支撑钢筋外部的钢纤维混凝土组成。

所述杆系梁与拱形超前薄壁槽洞等长，杆系梁的横截面为苹果形结构，且高度比拱形超前薄壁槽洞的槽高小60mm，宽度为100-200mm。

所述减震垫片层由多个20mm厚的塑胶硬泡沫板构成。

所述注浆钢管的注浆孔均匀间隔开设在靠近所述拱形超前薄壁槽洞顶壁一侧的管壁上。