[发明专利]高地应力软岩隧道支护结构体系及其施工方法

说明书

本发明涉及隧道支护施工技术领域，公开了一种高地应力软岩隧道支护结构体系及其施工方法。本发明包括让压初期支护、让压储能层和永久支护结构，让压初期支护包括贴合隧道围岩设置的格栅钢架和喷射混凝土，格栅钢架外侧靠近隧道围岩一侧设置有让压锚杆；让压储能层两侧分别紧贴让压初期支护内侧和永久支护结构的外侧设置；让压储能层为可产生10‑15cm让压变形的现浇结构，包括水泥、乳化沥青、橡胶颗粒、陶粒和钢纤维。本发明承载力好，可有效控制围岩变形。

技术领域

本发明涉及隧道支护施工技术领域，特别是涉及一种高地应力软岩隧道支护结构体系及其施工方法。

背景技术

随着我国交通行业的迅速发展，深埋隧道会越来越多。我国山区深埋隧道面临的特殊地质难题之一即是高地应力问题。高地应力软岩地层隧道施工产生的大变形问题尚未得到有效解决，给高地应力软岩隧道的设计、施工、运营带来了很多问题，同时还带来了一定的经济损失，其中一些还会威胁建设人员的生命安全，因此需要引起足够重视。

高地应力软岩隧道尚存在以下问题：隧道周边扰动围岩范围超出预期，围岩变形过大导致隧道初期支护破坏；围岩变形过大导致初期支护出现过大变形而侵限；常规系统锚杆长度一般4-6m，面对高地应力地层时失效；围岩变形长时间未收敛，二衬施作后运营期出现裂缝。

发明内容

本发明提供一种承载力好，可有效控制围岩变形的高地应力软岩隧道支护结构体系。

解决的技术问题是：常规隧道支护体系及现有让压结构难以应对围岩持续变形过大的问题，初期支护结构常发生破坏或变形侵限，锚杆失效，二衬结构容易破坏。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明高地应力软岩隧道支护结构体系，包括让压初期支护、让压储能层和永久支护结构，让压初期支护包括贴合隧道围岩设置的格栅钢架和喷射混凝土，格栅钢架外侧靠近隧道围岩一侧设置有让压锚杆；让压储能层两侧分别紧贴让压初期支护内侧和永久支护结构的外侧设置；让压储能层为可产生10-15cm让压变形的现浇结构，包括水泥、乳化沥青、橡胶颗粒、陶粒和钢纤维。

本发明高地应力软岩隧道支护结构体系，进一步的，所述让压储能层包括以下重量份数的组分：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份和水4-5份。

本发明高地应力软岩隧道支护结构体系，进一步的，所述让压初期支护的厚度为25-40cm，格栅钢架由多个单榀钢架贴合隧道围岩、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。

本发明高地应力软岩隧道支护结构体系，进一步的，所述单榀钢架包括水平主筋、箍筋和腹筋，水平主筋沿隧道轴向设置，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之间焊接固定。

本发明高地应力软岩隧道支护结构体系，进一步的，所述单榀钢架内设置有用于固定让压锚杆的连接组件，连接组件包括对称设置在每榀钢架相对两侧的抱箍件，夹设在抱箍件内的连接套筒，以及位于连接套筒远离让压锚杆一端的限位环板，每个抱箍件包括两个相对扣合设置的C形筋，形成封闭内腔，连接套筒穿设在相对两个抱箍件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，所述限位环板卡固在单榀钢架上。

本发明高地应力软岩隧道支护结构体系，进一步的，所述让压锚杆的尾端依次穿过限位环板和连接套筒，沿隧道径向伸至隧道围岩内，在隧道纵截面内，让压锚杆沿隧道周向分散间隔排布，相邻让压锚杆头部的间距为1-1.5m。

本发明高地应力软岩隧道支护结构体系，进一步的，所述让压锚杆包括头尾顺次连接固定的头部螺栓、固结杆和伸缩段，伸缩段包括外侧的保护套管和内侧的钢绞线，固结杆两端分别与头部螺栓的尾端和钢绞线一端固定连接，钢绞线另一端固定连接有连接杆，保护套管两端套设在两侧的固结杆和连接杆外侧并固定连接。