[发明专利]一种复合型隧道支护体系及施工方法

说明书

本发明涉及一种隧道支护体系及应用方法，具体涉及一种复合型隧道支护体系及施工方法，包括：围岩改良结构，设置于隧道外侧，承担部分围岩压力,吸收因围岩膨胀或扩容引起的附加荷载，减少围岩膨胀或扩容对支护结构的影响；初期支护结构，设置于围岩改良结构内侧，是围岩压力的主要承载结构，有效承载围岩压力并传递局部不均匀荷载；本发明的有益效果是：设置于隧道外侧的围岩改良结构，可进一步发掘围岩承载性能。

技术领域

本发明涉及一种隧道支护体系及应用方法，具体涉及一种复合型隧道支护体系及施工方法。

背景技术

交通运输是兴国之器、强国之基，建设交通强国，我国幅员辽阔、地形众多，山区面积占国土总面积的2/3，因此，隧道工程成为我国交通基础设施的重要组成部分，得到了广泛的应用与发展。

地质条件的多样性、地层参数的变异性，导致了隧道与地层相互作用的复杂性，尤其是当隧道穿越高地应力软岩、膨胀岩等一些特殊地层时，时常遇到隧道大变形这一世界性工程难题，而这些地层在我国却有着非常广泛的分布，对我国的隧道工程建设提出了极大的挑战。

相关文献研究指出，隧道发生大变形主要地质因素有膨胀岩作用、高地应力作用下的软岩挤压、局部水压力及气压力的作用，而以前两者引发隧道大变形的现象最为常见。大变形隧道具有围岩破坏范围大、变形量大、变形速率快、变形持续时间长，诱发初支钢架扭曲、二次衬砌开裂等多种形式的结构破坏，常导致隧道在施工期间乃至运营期间，对支护结构进行拆换整修，极大地增加了工程的建养成本与风险。

目前，国内外工程领域对隧道大变形的控制存在刚性、柔性、刚柔结合等三大支护理念，但刚性支护强度严重不足，无法承担特殊环境下的强大围岩压力；柔性支护主要依赖支护构件的特定功能，并未充分发掘围岩的承载性能；刚柔结合支护也是基于现有刚性、柔性支护技术的重新组合，不能很好地释放与分担围岩压力，最终导致隧道初期支护乃至二次衬砌破坏，给隧道后期运营带来巨大安全隐患。

因此，开发一种复合型隧道支护体系及施工方法，不但具有迫切的研究价值，也具有良好的经济效益和工业应用潜力，这正是本发明得以完成的动力所在和基础。

发明内容

为了克服上述所指出的现有技术的缺陷，本发明人对此进行了深入研究，在付出了大量创造性劳动后，从而完成了本发明。

具体而言，本发明所要解决的技术问题是：提供一种复合型隧道支护体系及施工方法，以解决特殊地质条件下的现有隧道支护体系容易破坏失效的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种复合型隧道支护体系，其特征在于，包括：

围岩改良结构，设置于隧道外侧，承担部分围岩压力，吸收因围岩膨胀或扩容引起的附加荷载；

初期支护结构，设置于围岩改良结构内侧，是围岩压力的主要承载结构，有效承载围岩压力并传递局部不均匀荷载；

二次衬砌结构，设置于初期支护结构内表面，用以承载围岩残余压力，增强支护承载能力、提供结构安全储备。

在本发明中，作为一种改进，所述围岩改良结构至少包含有：

围岩封闭层，在围岩内表面喷射纤维混凝土形成的围岩防风化结构；

应力缓冲区，由注浆导管向指定围岩区域内定向高压注入低强度、高塑性注浆材料形成的低强度吸能改良围岩；

承载加固区，分为深层承载加固区和浅层承载加固区两层，由注浆锚管向指定围岩区域定向高压注入高强度、低塑性注浆材料形成的高强度承载改良围岩，所述应力缓冲区介于两层承载加固区之间；

注浆导管，为高韧性软管，处于应力缓冲区的管身设置溢浆孔；