[发明专利]一种泥质砂岩地层小净距隧道变形抑制方法

权利要求书

1.一种泥质砂岩地层小净距隧道变形抑制方法，利用初支结构对小净距隧道围岩进行加固，所述初支结构包括上支护钢架(1)、下支护钢架(16)、钢筋网和喷射混凝土，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、变形监测模块的安装及上支护钢架拱脚处加固：在上支护钢架(1)的拱脚(4)下方设置支撑所述上支护钢架(1)的垫块(5)；

同时在所述上支护钢架(1)的上安装用于进行围岩监控量测的变形监测模块(17)，所述变形监测模块(17)包括微控制器(19)以及均与所述微控制器(19)连接的位移传感器(20)、收敛计(21)、声光报警器(22)、存储器(23)和通信模块(24)，所述上支护钢架(1)上均匀布设多个所述位移传感器(20)和多个所述收敛计(21)，所述存储器(23)中存储有一级沉降阈值、二级沉降阈值、一级位移阈值和二级位移阈值，其中，一级沉降阈值大于二级沉降阈值，一级位移阈值大于二级位移阈值；

步骤二、初支结构一次加固，过程如下：

步骤201、上支护钢架纵向加固：在相邻两个所述上支护钢架(1)之间设置用于连接相邻两个上支护钢架(1)的连接件(3)，所述连接件(3)与所述上支护钢架(1)的腹板固定连接；

步骤202、锁脚锚管定型加固：

步骤2021、在上支护钢架(1)两侧安装锁脚锚管(6)；其中，锁脚锚管(6)安装过程中通过定位卡具(7)对所述锁脚锚管(6)夹持定位；

步骤2022、所述上支护钢架(1)两侧分别安装L型卡件(8)；其中，U型卡件(9)的两端穿过所述上支护钢架(1)的腹板将所述锁脚锚管(6)与所述L型卡件(8)均固定在所述上支护钢架(1)上，所述L型卡件(8)的一个卡边与所述锁脚锚管(6)平行且接触，所述L型卡件(8)的另一个卡边卡接所述上支护钢架(1)的内翼板上；

步骤三、中夹岩加固：

在上支护钢架(1)圆周设置超前小导管(10)对隧道围岩进行加固作业，在所述上支护钢架(1)侧边设置注浆锚杆(11)对隧道中夹岩进行注浆加固作业；

步骤四、判断初支结构是否进行二次加固：利用位移传感器(20)和收敛计(21)采集数据，当位移传感器(20)采集的数据累计未超过二级沉降阈值和收敛计(21)采集的数据累计未超过二级位移阈值时，停止执行步骤五；当位移传感器(20)采集的数据累计超过二级沉降阈值或收敛计(21)采集的数据累计超过二级位移阈值时，对应的声光报警器(22)提示，执行步骤五，其中，所述上支护钢架(1)的变形监测结果超过二级沉降阈值或二级位移阈值的上支护钢架(1)为二次加强支护钢架；

步骤五、初支结构二次加固：采用临时横撑(12)对所述二次加强支护钢架进行加固，过程如下：

步骤501、凿除所述二次加强支护钢架上拱脚(4)处的混凝土至二次加强支护钢架外露，且该凿除面积与所述临时横撑(12)的安装面积相适应；

步骤502、安装临时横撑：将所述临时横撑(12)的两端分别与所述二次加强支护钢架的两个拱脚(4)固定连接，形成闭环结构；

步骤六、判断初支结构是否进行三次加固：利用位移传感器(20)和收敛计(21)采集数据，当位移传感器(20)采集的数据累计未超过一级沉降阈值和收敛计(21)采集的数据累计未超过一级位移阈值时，停止执行步骤七；当位移传感器(20)采集的数据累计超过一级沉降阈值或收敛计(21)采集的数据累计超过一级位移阈值时，对应的声光报警器(22)提示，执行步骤七，其中，所述上支护钢架(1)的变形监测结果超过一级沉降阈值或一级位移阈值的上支护钢架(1)为三次加强支护钢架；

步骤七、初支结构三次加固：采用临时斜撑(13)对所述三次加强支护钢架进行加固，过程如下：

步骤701、凿除所述三次加强支护钢架上拱脚(4)上方的混凝土至三次加强支护钢架外露，此凿除位置高于所述临时横撑(12)与所述三次加强支护钢架的连接位置，且该凿除面积与所述临时斜撑(13)的安装面积相适应；

步骤702、安装临时斜撑：所述临时斜撑(13)的第一端与所述三次加强支护钢架固定连接，所述临时斜撑(13)的第二端与所述临时横撑(12)固定连接，所述临时斜撑(13)、所述三次加强支护钢架和所述临时横撑(12)形成三角支撑结构；

步骤703、浇筑混凝土，使所述临时横撑(12)与混凝土形成临时仰拱结构，混凝土厚度满足混凝土浇筑完成面与所述临时横撑(12)的上表面持平；

在步骤201中，上支护钢架(1)包括多个上支护钢架段(1-1)，相邻的两个上支护钢架段(1-1)通过连接板(2)连接，用于连接相邻两个上支护钢架(1)的连接件(3)对称布设在所述连接板(2)的两侧；

在步骤202中，所述锁脚锚管(6)的第一端伸进拱脚(4)斜下方的围岩内，所述锁脚锚管(6)的第二端固定在上支护钢架(1)的前后两侧，并与所述上支护钢架(1)固定连接；

所述U型卡件(9)与所述上支护钢架(1)的腹板焊接，所述L型卡件(8)和所述U型卡件(9)的数量与所述锁脚锚管(6)的数量相等且一一对应，且所述U型卡件(9)的内径等于所述L型卡件(8)和所述锁脚锚管(6)的外径之和；

所述微控制器(19)通过通信模块(24)与主机(18)连接；

二级变形预测包括拱顶下沉量连续三天超过单日沉降阈值或上支护钢架的水平位移量连续三天超过单日位移阈值，一级变形预测包括施做临时横撑(12)后拱顶下沉量仍连续三天超过单日沉降阈值、或施做临时横撑(12)后上支护钢架的水平位移量连续三天超过单日位移阈值、或初支结构出现裂缝；当达到所述二级变形预测时，也执行步骤五，当达到所述一级变形预测时，也执行步骤七；

围岩监控量测从隧道开挖持续到仰拱封闭后，设置洞内围岩变形观测点时，沿洞内围岩纵向上设定多个观测断面，每个观测断面之间相距5m，每个观测断面上均匀布设5个观测点，每个观测点均安装有位移传感器(20)和收敛计(21)，隧道施工过程中，前15天每天量测1～2次，第16天及之后每天量测一次，通过设置二级变形预测和一级变形预测，便于技术员在初支结构破坏前就进行步骤五或步骤七，起到提前预防的作用；

通过在上支护钢架(1)两侧设置与锁脚锚管(6)相适应的L型卡件(8)，避免了直接利用U型卡件(9)固定锁脚锚管(6)时，锁脚锚管(6)因U型卡件(9)和上支护钢架(1)翼板对锁脚锚管(6)的集中应力过大而变形，加强了锁脚锚管(6)在上支护钢架(1)处的刚度。