[发明专利]一种可适应高地应力和岩爆的隧道初期支护构造方法

说明书

本发明涉及一种可适应高地应力和岩爆的隧道初期支护构造方法，该方法包括：(1)在型钢拱架与围岩间预留变形空间；(2)为确保型钢拱架的稳定性，以及释放高地应力和岩爆引起的围岩变形，在预留空间内填充薄钢板层；(3)采用全长粘结锚杆对隧道周边围岩松动圈进行加固；(4)采用带有锚固段和自由段的端锚型长锚杆/索对型钢拱架进行悬吊，使端锚型长锚杆/索的锚固段充分锚入稳定围岩区域，用以承受围岩应力释放、岩爆过程中的能量释放以及充分吸收薄钢板层的变形能。与现有技术相比，本发明具有适应于深埋隧道、也可应用于隧道深竖井、深层地下空间等存在岩爆和高地应力的情形、稳定性高、避免扰动等优点。

技术领域

本发明涉及隧道初期支护技术领域，尤其是涉及一种可适应高地应力和岩爆的隧道初期支护构造方法，可应用于隧道深竖井、深层地下空间等存在岩爆和高地应力的情形。

背景技术

深埋隧道高地应力环境给隧道工程的建设带来了诸多难题，特别是高地应力引起的围岩和支护结构大变形和脆性围岩的岩爆，不仅提高了隧道的建设难度，而且施工过程中严重威胁施工人员的安全，运营过程中因高地应力和岩爆引起的隧道病害也屡见不鲜，现有的方法包括：

(1)采用柔性型钢拱架，容许型钢拱架变形，释放围岩压力和抵抗岩爆；

(2)柔性型钢拱架结合大变形锚杆，通过锚杆和柔性型钢拱架变形释放围岩压力，抵抗岩爆。

目前方法主要存在以下问题：

由于无法准确地预估大变形量和岩爆发生的情况，会导致预留变形量不能满足要求，导致初期支护变形侵限，岩爆破坏初期支护及伤害施工人员。

因此，提供一种适应高地应力和岩爆的隧道初期支护构造方法具有迫切的工程需要和研究价值。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可适应高地应力和岩爆的隧道初期支护构造方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种可适应高地应力和岩爆的隧道初期支护构造方法，用以充分适应深埋隧道的围岩应力释放和岩爆过程中产生的大变形，确保高地应力和岩爆情况下初期支护的安全，该方法包括：

(1)在型钢拱架与围岩间预留变形空间；

(2)为确保型钢拱架的稳定性，以及释放高地应力和岩爆引起的围岩变形，在预留变形空间内设置薄钢板层；

(3)采用全长粘结锚杆对隧道周边围岩松动圈进行加固；

(4)采用带有锚固段和自由段的端锚型长锚杆/索对型钢拱架进行悬吊，使端锚型长锚杆/索的锚固段充分锚入稳定围岩区域，用以承受围岩应力释放、岩爆过程中的能量释放以及充分吸收薄钢板层的变形能。

所述的全长粘结锚杆的长度小于端锚型长锚杆/索，并且沿隧道方向依次在周向错位布置。

所述的全长粘结锚杆与型钢拱架不进行受力连接。

所述的端锚型长锚杆/索的自由段与型钢拱架进行受力连接。

预留在型钢拱架与围岩间的变形空间根据高地应力和岩爆可能引起的大变形进行设置。

所述的薄钢板层的钢板截面形状包括欧米伽型、梯形和U型。

针对薄钢板层的刚度要求如下：

既能够在高地应力和岩爆作用下充分变形，又能与围岩紧贴，承担相应的围岩荷载，确保围岩在隧道运营过程中的稳定。

针对型钢拱架的刚度要求如下：

具有支撑薄钢板层充分变形并确保自身不出现超过容许变形的能力。