[发明专利]高地应力软岩隧道支护结构体系及其施工方法

权利要求书

1.高地应力软岩隧道支护结构体系，其特征在于：包括让压初期支护、让压储能层（5）和永久支护结构（6），让压初期支护包括贴合隧道围岩（1）设置的格栅钢架（2）和喷射混凝土（3），格栅钢架（2）外侧靠近隧道围岩（1）一侧设置有让压锚杆（4）；让压储能层（5）两侧分别紧贴让压初期支护内侧和永久支护结构（6）的外侧设置；让压储能层（5）为可产生10-15cm让压变形的现浇结构，由拌合料浇筑而成；

所述拌合料的制备方法，包括以下步骤：

步骤a、按照以下重量份数的组分进行备料；

水泥10份，乳化沥青3-4份，橡胶颗粒6-8份，陶粒12-13份，钢纤维1.5-2份，水4-5份；

步骤b、将橡胶颗粒，陶粒和钢纤维充分混合均匀，然后加入水泥充分混合；

步骤c、在上述混合料中加入水，充分混合均匀；

步骤d、在步骤c得到的混合料中加入乳化沥青，在10-45℃的环境中充分搅拌混匀，制得让压储能层（5）的拌合料。

2.根据权利要求1所述的高地应力软岩隧道支护结构体系，其特征在于：所述让压初期支护的厚度为25-40cm，格栅钢架（2）由多个单榀钢架贴合隧道围岩（1）、沿隧道周向并列排布而成，所述单榀钢架为纵截面呈矩形的桁架结构，沿隧道轴向通长设置。

3.根据权利要求2所述的高地应力软岩隧道支护结构体系，其特征在于：所述单榀钢架包括水平主筋（21）、箍筋（22）和腹筋（23），水平主筋（21）沿隧道轴向设置，相邻单榀钢架之间通过连接钢筋连接固定，沿隧道延伸方向的每环格栅钢架（2）之间焊接固定。

4.根据权利要求2所述的高地应力软岩隧道支护结构体系，其特征在于：所述单榀钢架内设置有用于固定让压锚杆（4）的连接组件（7），连接组件（7）包括对称设置在每榀钢架相对两侧的抱箍件（71），夹设在抱箍件（71）内的连接套筒（72），以及位于连接套筒（72）远离让压锚杆（4）一端的限位环板（73），每个抱箍件（71）包括两个相对扣合设置的C形筋，形成封闭内腔，连接套筒（72）穿设在相对两个抱箍件（71）的封闭内腔内并焊接固定，C形筋两个开口端与单榀钢架固定，所述限位环板（73）卡固在单榀钢架上。

5.根据权利要求4所述的高地应力软岩隧道支护结构体系，其特征在于：所述让压锚杆（4）的尾端依次穿过限位环板（73）和连接套筒（72），沿隧道径向伸至隧道围岩（1）内，在隧道纵截面内，让压锚杆（4）沿隧道周向分散间隔排布，相邻让压锚杆（4）头部的间距为1-1.5m。

6.根据权利要求1所述的高地应力软岩隧道支护结构体系，其特征在于：所述让压锚杆（4）包括头尾顺次连接固定的头部螺栓（41）、固结杆（42）和伸缩段，伸缩段包括外侧的保护套管（43）和内侧的钢绞线（44），固结杆（42）两端分别与头部螺栓（41）的尾端和钢绞线（44）一端固定连接，钢绞线（44）另一端固定连接有连接杆（45），保护套管（43）两端套设在两侧的固结杆（42）和连接杆（45）外侧并固定连接。

7.根据权利要求6所述的高地应力软岩隧道支护结构体系，其特征在于：所述钢绞线（44）的承载力不小于80kN，拉伸率为5-8%，每段所述钢绞线（44）的长度为1-1.5m，所述保护套管（43）为塑料波纹管。

8.权利要求1-7任意一项所述的高地应力软岩隧道支护结构体系的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、根据水文地质条件及地层参数确定高地应力软岩隧道支护结构参数和设计要点；

步骤二、根据设计方案，预制格栅钢架（2）和让压锚杆（4）；

步骤三、根据设计参数在隧道内开挖一个循环进尺；

步骤四、开挖完成后设置一层喷射混凝土（3）以封闭开挖面；

步骤五、架立格栅钢架（2）；

步骤六、设置让压锚杆（4）；

步骤七、继续施工喷射混凝土（3）至设计厚度；

步骤八、重复步骤三至步骤七，在隧道轴向根据设计参数隔段设置让压初期支护；

步骤九、施作让压储能层（5），具体施工方法包括以下步骤：

9.1、支设模板；

9.2、制作拌合料；

9.3、将上述拌合料通过增压泵在10-45℃的环境中进行浇筑；

9.4、在10-45℃的环境中养护至标准强度的50%，然后拆除模板和支护体系；

9.5、在10-45℃的环境中继续养护至标准强度，完成让压储能层（5）的施工；

步骤十、施作永久支护结构（6）；

步骤十一：重复步骤三至步骤十，直至隧道结构施工完成。