[发明专利]一种高地应力软弱围岩隧道支护结构及其施工方法

权利要求书

1.一种高地应力软弱围岩隧道支护结构，包括软弱围岩（1）以及软弱围岩（1）一侧所设置的智慧控制电路（26），其特征在于，所述软弱围岩（1）的内部嵌入式连接有螺纹锚杆（2），并且软弱围岩（1）内侧弧面对应螺纹锚杆（2）的位置浇筑有围岩密封层（5），并且螺纹锚杆（2）位于围岩密封层（5）表面所开设的密封层缓冲口（6）内，所述围岩密封层（5）的内侧弧面粘结有隔水层（7），并且螺纹锚杆（2）位于隔水层（7）表面所开设的插接孔（9）内，所述隔水层（7）的内侧设置有内侧支撑体（11），所述内侧支撑体（11）的表面卡接有连接套（10），并且螺纹锚杆（2）位于连接套（10）内，所述螺纹锚杆（2）的表面套设有托盘（12），所述托盘（12）的外侧弧面与内侧支撑体（11）的内侧弧面搭接，所述托盘（12）的外侧弧面与扭力弹簧（13）的一端固定连接，所述扭力弹簧（13）的另一端固定连接在锚杆盘（14）的外侧弧面上，所述锚杆盘（14）以及扭力弹簧（13）均套设在螺纹锚杆（2）的表面，并且螺纹锚杆（2）的表面螺纹连接有第一螺母（15），所述第一螺母（15）的上端面与锚杆盘（14）的内侧弧面搭接，所述隔水层（7）的内侧弧面上贴附有缓冲垫板（8），所述缓冲垫板（8）的内侧弧面上固定连接有伸缩杆（17），所述伸缩杆（17）的表面套接有伸缩筒（16），所述伸缩筒（16）卡接在内侧支撑体（11）的表面，所述伸缩筒（16）的内侧壁上卡接有第二螺母（18），所述第二螺母（18）内螺纹连接有螺纹杆（19），所述螺纹杆（19）与伸缩杆（17）之间设置有缓冲弹簧（20），所述缓冲弹簧（20）的一端与伸缩杆（17）的端部固定连接，所述缓冲弹簧（20）的另一端与螺纹杆（19）的端部搭接；

所述智慧控制电路（26）包括距离感应器（21），所述距离感应器（21）的输出端与A\D转换模块（24）的输入端电连接，所述A\D转换模块（24）的输出端与微处理器（25）的输入端电连接，所述微处理器（25）的输出端与信号指示灯（23）的输入端电连接；

所述围岩密封层（5）选用混凝土材料，且所述混凝土材料在搅拌混合的过程中添加有一定量的高分子聚合物以及高分子益胶泥，所述围岩密封层（5）的内部嵌入式浇筑高韧性金属网；

所述第一螺母（15）与锚杆盘（14）之间设置有防滑层，并且防滑层套设在螺纹锚杆（2）的表面。

2.根据权利要求1所述的一种高地应力软弱围岩隧道支护结构，其特征在于，所述螺纹锚杆（2）远离第一螺母（15）的一端固定连接有尖锥体（3），所述尖锥体（3）的表面固定连接有凸刺（4）。

3.根据权利要求1所述的一种高地应力软弱围岩隧道支护结构，其特征在于，所述距离感应器（21）设置在伸缩杆（17）的端面上，并且距离感应器（21）位于伸缩杆（17）与螺纹杆（19）之间，所述信号指示灯（23）设置在螺纹杆（19）远离伸缩杆（17）一端的端面上，并且螺纹杆（19）的表面固定连接有杠杆（22）。

4.根据权利要求1所述的一种高地应力软弱围岩隧道支护结构，其特征在于，所述螺纹锚杆（2）的数量为若干个，且若干个螺纹锚杆（2）以围岩密封层（5）的中心点为圆心成环形阵列，所述缓冲垫板（8）的数量为若干个，且相邻两个缓冲垫板（8）位于连接套（10）的两侧。

5.根据权利要求1所述的一种高地应力软弱围岩隧道支护结构，其特征在于，所述扭力弹簧（13）与托盘（12）以及锚杆盘（14）之间均为焊接关系，所述扭力弹簧（13）、托盘（12）以及锚杆盘（14）均采用钢材料加工而成。

6.根据权利要求1所述的一种高地应力软弱围岩隧道支护结构的施工方法，其特征在于，包括以下操作流程：

步骤S1：开挖围岩，排除松动岩块后，进行平滑处理，使隧道软弱围岩（1）面的平整度需满足要求，D/L≤1/20，D为相邻两凸面间凹进去的深度，L为相邻两凸面间的最短距离，不满足平整度要求的部位用1:2.5的水泥砂浆进行找平；

步骤S2：完成对隧道软弱围岩（1）面的维护后，接着使用三维红外线找平仪在软弱围岩（1）的内侧弧面上找点，并进行标记，完成找点工作后，对应的将螺纹锚杆（2）安装到软弱围岩（1）的内部，且螺纹锚杆（2）的没入深度需根据支撑要求进行设定；

步骤S3：完成对螺纹锚杆（2）的固定安装工作后，先在螺纹锚杆（2）的表面套上一个管套，接着在软弱围岩（1）的内侧弧面上铺设一层或多层高韧性金属网，且高韧性金属网与软弱围岩（1）之间通过铆钉或钢钉进行固定，完成上述的准备工作后，通过喷射的方式在软弱围岩（1）的内侧弧面上浇筑一层围岩密封层（5），浇筑完成后需使用静压设备对围岩密封层（5）进行静压处理，并对围岩密封层（5）的内侧弧面进行抚平处理；

步骤S4：围岩密封层（5）经过一段时间的定性凝固后，通过粘结的方式在围岩密封层（5）的内侧弧面上铺设一层隔水层（7），且在铺设之前还需在隔水层（7）的表面对应螺纹锚杆（2）的位置关系进行开设插接孔（9），完成隔水层（7）的铺设工作后，需要插接孔（9）内注入防水胶；

步骤S5：接着在螺纹锚杆（2）的表面套接连接套（10），完成定位套接工序后，先将托盘（12）、扭力弹簧（13）以及锚杆盘（14）套接在螺纹锚杆（2）的表面，此时的扭力弹簧（13）已发生形变，接着，使用第一螺母（15）进行紧固；

步骤S6：完成第一螺母（15）的紧固工作后，需通过杠杆（22）扭动螺纹杆（19）在第二螺母（18）内插旋转，与缓冲弹簧（20）弹力的配合，通过控制扭动螺纹杆（19）的方向，进行调控缓冲垫板（8）对隔水层（7）所施加的顶持力。