[發明專利]一種剛柔耦合的隧道監測支護綜合體系與方法

有效

• 申請號: 201710538561.0
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN107218061B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 石少帥;胡杰;劉洪亮;李術才;侯福金;周宗青;趙然;陳旭光
• 申請（專利權）人: 山東大學;山東高速濟萊城際公路有限公司
• 主分類號: E21D11/10
• 分類號: E21D11/10;E21D11/18;E21D20/00;E21D11/00;G01B11/16
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

1.一種剛柔耦合的隧道監測支護綜合體系的施工方法，其特征是：包括以下步驟：

(1)隧道爆破開挖排險后，在新鮮巖面上噴射改性混凝土，達到設計厚度后沿隧道環向布設錨桿或/和錨索；

(2)將預制附帶柔性墊層的工字鋼沿隧道斷面架設拼裝，工字鋼通過方形板上預留螺栓孔栓接后，將不同單元工字鋼墊層中的分布式光纖通過接口互相連接；

(3)在拱腳兩單元工字鋼連接位置預留測量接口，并進行適當保護，使測量接口在二次襯砌施作完成后實現測量；

(4)對步驟(3)形成的結構進行改性混凝土的二次噴射，直到滿足設計厚度，形成完整的初支結構；

(5)整體支護體系施作完成后，采用測量裝置對整個隧道斷面圍巖進行實時監測。

2.如權利要求1所述的施工方法，其特征是：所述步驟(5)中，測量裝置對整個隧道斷面圍巖進行實時監測，不同斷面圍巖變形規律形成綜合對比云圖，以輔助后續隧道施工。

3.一種適用于如權利要求1所述的施工方法的剛柔耦合的隧道監測支護綜合體系，其特征是：包括若干并行的支護拱架，所述支護拱架包括多個依次連接的剛性支護單元，所述剛性支護單元外側設置有柔性合成材料墊層，所述柔性合成材料墊層外側設置有初次混凝土支護層，所述初次混凝土支護層的材料是改性混凝土，所述剛性支護單元內側設置有二次混凝土噴射層，包括剛性支護單元、柔性合成材料墊層和初次混凝土支護層，形成整體支護體系；所述柔性合成材料墊層內埋設有分布式光纖和測量裝置，實現隧道整個斷面圍巖變形的實時監測。

4.如權利要求3所述的一種剛柔耦合的隧道監測支護綜合體系，其特征是：所述初次混凝土支護層采用噴射混凝土，為整個體系的最外層，直接與圍巖接觸，固定有錨桿或/和錨索結構。

5.如權利要求3所述的一種剛柔耦合的隧道監測支護綜合體系，其特征是：所述剛性支護單元為工字鋼。

6.如權利要求5所述的一種剛柔耦合的隧道監測支護綜合體系，其特征是：所述工字鋼上下兩個翼板尺寸與柔性合成材料墊層的寬度相適配。

7.如權利要求3所述的一種剛柔耦合的隧道監測支護綜合體系，其特征是：所述柔性合成材料墊層與剛性支護單元的翼板相連接，且其兩端采用螺栓與剛性支護單元兩端預留螺栓孔栓接預緊。

8.如權利要求3所述的一種剛柔耦合的隧道監測支護綜合體系，其特征是：所述分布式光纖安裝在柔性合成材料墊層底部，當進行工字鋼單元栓接拼裝時，不同工字鋼單元上部粘接的墊層互相靠近，安裝在柔性合成材料墊層內部的光纖通過接口連接實現分布式光纖的整體構成。

9.如權利要求3所述的一種剛柔耦合的隧道監測支護綜合體系，其特征是：所述分布式光纖實現隧道整個斷面的覆蓋測量，在拱腰處預留一處測量接口，當整個支護體系布設完成后，圍巖變形造成柔性墊層受壓并導致安裝在墊層內的分布式光纖發生形變，采用測量裝置與預留測量接口相連可以實現全斷面圍巖變形的實時測量。

10.如權利要求3所述的一種剛柔耦合的隧道監測支護綜合體系，其特征是：所述柔性合成材料墊層的厚度根據隧道圍巖質量調節。