[實用新型]洞室圍巖預支護系統以及洞室結構

有效

• 申請號: 201822189682.1
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN209244590U
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 幸享林;周鐘;廖成剛;彭薇薇
• 申請（專利權）人: 中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: E21D13/00
• 分類號: E21D13/00;E21D11/00;E21D11/10;E21D20/00
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 陳仁平

本實用新型公開了一種洞室圍巖預支護系統、洞室結構以及洞室結構的施工方法，屬于地下洞室施工技術領域，用以解決現有洞室圍巖采用的后支護結構和超前支護結構無法滿足高地應力、大跨度以及多結構面的洞室圍巖的施工支護需求的問題。本實用新型在開挖洞室腔體之前首先形成相應的預支護系統，通過設置相應的輔助洞和相應的預支護結構形成承載拱圈，這樣可有效地增強相應巖體的結構強度和承載能力，進而確保在進行洞室腔體開挖施工過程中的安全性；能有效地滿足高地應力、大跨度以及多結構面的洞室圍巖的施工支護需求。

技術領域

本實用新型涉及地下洞室施工技術領域，尤其涉及這一種洞室圍巖預支護系統、洞室結構以及洞室結構的施工方法。

背景技術

隨著西部水利工程、水電工程、交通工程等的發展，將修建越來越多的地下工程，地下工程的洞室規模也越來越大，跨度常常達到30m～40m，甚至更大跨度的情況。同時，在西部特殊的復雜地質和地形條件下，高地應力問題常常困擾著地下工程的設計和開挖支護施工，同時因地質構造復雜，導致巖體結構面較多，開挖成型困難。大跨度、高地應力以及多結構面巖體等種種不利地質因素及其組合的情況下，給地下洞室工程的設計施工帶來了巨大的困難。

從支護結構的施工時間來分類，地下工程的支護可以分為預支護和后支護。在洞室開挖前就施工完成或部分施工完成的支護為預支護；在洞室開挖后再施工的支護，為后支護。當前地下洞室的設計施工技術，絕大部分為在開挖后再進行噴混凝土、掛網、錨桿、錨索、混凝土襯砌等后支護措施；部分情況下也有通過掌子面向洞室的未開挖區域施工錨桿、管棚、灌漿等措施進行超前支護的方式。

然而對于30m～40m，甚至更大跨度的大跨度地下洞室、高地應力以及多結構面巖體的圍巖而言，僅僅采用后支護技術，常常導致工程事故，包括人員傷亡、工期延誤、投資增加等問題，這些事故帶來巨大的經濟和社會影響。

對于小跨度洞室，在掌子面內向前進行超前支護取得了一定的技術經驗，但對于30m～40m及以上跨度的地下洞室，需要預支護的范圍較大，在掌子面進行超前支護作業困難。并且在洞室內的超前支護一般需要斜向施工錨桿、管棚等支護結構，一定程度上占用了后支護結構的空間，可能導致后支護結構無法施工。

綜合來看，目前的后支護和超前支護分別存在如下缺點：

對于后支護結構而言，主要有以下缺點：

1)開挖過程中，對于圍巖結構面較多，同時地應力又較高的情況，開挖地應力釋放后可能導致圍巖塌方垮塌，影響施工安全。

2)洞室開挖后，圍巖應力已經大部分釋放，圍巖已經開裂變形，圍巖承載力已經很大程度降低了，后期需要增加很多支護措施才能確保巖體穩定，不能充分發揮圍巖的自承能力，導致支護費用增加很多。

3)開挖后再支護圍巖，采用的錨桿、預應力錨索，可能因圍巖應力釋放而產生較大的變形，這種變形可能導致支護結構隨之變形，當變形過大時，錨桿、錨索、襯砌等支護結構將失效。

4)開挖后再支護圍巖，這種支護施工方案占直線工期，如果后支護的工程量較大，則增加較長的直線工期，增加工程施工總工期。

對于通過掌子面超前支護而言，主要有如下缺點：

1)對掌子面前緣未開挖區域地質條件不清楚，難以采取針對性的支護措施。

2)對大跨度、高地應力以及多結構面等情況的巖體，超前支護結構的支護距離短、支護范圍小以及支護剛度小，因此難以形成足夠的支護效果，不能有效地保證開挖后圍巖的穩定。

3)洞室開挖時，爆破振動可能造成預先施工的支護結構受損，特別是固結灌漿，爆破振動會導致灌漿巖體松動，降低巖體承載力。

4)在隧洞掌子面預支護，會占用直線工期，影響工程總進度。

實用新型內容