[發明專利]高地應力軟巖隧道支護結構體系及其施工方法

有效

• 申請號: 202010317421.2
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111577339B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 晁峰;郭小紅;油新華
• 申請（專利權）人: 中國建筑股份有限公司;中建工程研究院有限公司
• 主分類號: E21D11/15
• 分類號: E21D11/15;E21D11/18;E21D20/02;E21D11/10
• 代理公司: 北京中建聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11004
• 代理人: 李丹

1.高地應力軟巖隧道支護結構體系，其特征在于：包括讓壓初期支護、讓壓儲能層（5）和永久支護結構（6），讓壓初期支護包括貼合隧道圍巖（1）設置的格柵鋼架（2）和噴射混凝土（3），格柵鋼架（2）外側靠近隧道圍巖（1）一側設置有讓壓錨桿（4）；讓壓儲能層（5）兩側分別緊貼讓壓初期支護內側和永久支護結構（6）的外側設置；讓壓儲能層（5）為可產生10-15cm讓壓變形的現澆結構，由拌合料澆筑而成；

所述拌合料的制備方法，包括以下步驟：

步驟a、按照以下重量份數的組分進行備料；

水泥10份，乳化瀝青3-4份，橡膠顆粒6-8份，陶粒12-13份，鋼纖維1.5-2份，水4-5份；

步驟b、將橡膠顆粒，陶粒和鋼纖維充分混合均勻，然后加入水泥充分混合；

步驟c、在上述混合料中加入水，充分混合均勻；

步驟d、在步驟c得到的混合料中加入乳化瀝青，在10-45℃的環境中充分攪拌混勻，制得讓壓儲能層（5）的拌合料。

2.根據權利要求1所述的高地應力軟巖隧道支護結構體系，其特征在于：所述讓壓初期支護的厚度為25-40cm，格柵鋼架（2）由多個單榀鋼架貼合隧道圍巖（1）、沿隧道周向并列排布而成，所述單榀鋼架為縱截面呈矩形的桁架結構，沿隧道軸向通長設置。

3.根據權利要求2所述的高地應力軟巖隧道支護結構體系，其特征在于：所述單榀鋼架包括水平主筋（21）、箍筋（22）和腹筋（23），水平主筋（21）沿隧道軸向設置，相鄰單榀鋼架之間通過連接鋼筋連接固定，沿隧道延伸方向的每環格柵鋼架（2）之間焊接固定。

4.根據權利要求2所述的高地應力軟巖隧道支護結構體系，其特征在于：所述單榀鋼架內設置有用于固定讓壓錨桿（4）的連接組件（7），連接組件（7）包括對稱設置在每榀鋼架相對兩側的抱箍件（71），夾設在抱箍件（71）內的連接套筒（72），以及位于連接套筒（72）遠離讓壓錨桿（4）一端的限位環板（73），每個抱箍件（71）包括兩個相對扣合設置的C形筋，形成封閉內腔，連接套筒（72）穿設在相對兩個抱箍件（71）的封閉內腔內并焊接固定，C形筋兩個開口端與單榀鋼架固定，所述限位環板（73）卡固在單榀鋼架上。

5.根據權利要求4所述的高地應力軟巖隧道支護結構體系，其特征在于：所述讓壓錨桿（4）的尾端依次穿過限位環板（73）和連接套筒（72），沿隧道徑向伸至隧道圍巖（1）內，在隧道縱截面內，讓壓錨桿（4）沿隧道周向分散間隔排布，相鄰讓壓錨桿（4）頭部的間距為1-1.5m。

6.根據權利要求1所述的高地應力軟巖隧道支護結構體系，其特征在于：所述讓壓錨桿（4）包括頭尾順次連接固定的頭部螺栓（41）、固結桿（42）和伸縮段，伸縮段包括外側的保護套管（43）和內側的鋼絞線（44），固結桿（42）兩端分別與頭部螺栓（41）的尾端和鋼絞線（44）一端固定連接，鋼絞線（44）另一端固定連接有連接桿（45），保護套管（43）兩端套設在兩側的固結桿（42）和連接桿（45）外側并固定連接。

7.根據權利要求6所述的高地應力軟巖隧道支護結構體系，其特征在于：所述鋼絞線（44）的承載力不小于80kN，拉伸率為5-8%，每段所述鋼絞線（44）的長度為1-1.5m，所述保護套管（43）為塑料波紋管。

8.權利要求1-7任意一項所述的高地應力軟巖隧道支護結構體系的施工方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一、根據水文地質條件及地層參數確定高地應力軟巖隧道支護結構參數和設計要點；

步驟二、根據設計方案，預制格柵鋼架（2）和讓壓錨桿（4）；

步驟三、根據設計參數在隧道內開挖一個循環進尺；

步驟四、開挖完成后設置一層噴射混凝土（3）以封閉開挖面；

步驟五、架立格柵鋼架（2）；

步驟六、設置讓壓錨桿（4）；

步驟七、繼續施工噴射混凝土（3）至設計厚度；

步驟八、重復步驟三至步驟七，在隧道軸向根據設計參數隔段設置讓壓初期支護；

步驟九、施作讓壓儲能層（5），具體施工方法包括以下步驟：

9.1、支設模板；

9.2、制作拌合料；

9.3、將上述拌合料通過增壓泵在10-45℃的環境中進行澆筑；

9.4、在10-45℃的環境中養護至標準強度的50%，然后拆除模板和支護體系；

9.5、在10-45℃的環境中繼續養護至標準強度，完成讓壓儲能層（5）的施工；

步驟十、施作永久支護結構（6）；

步驟十一：重復步驟三至步驟十，直至隧道結構施工完成。