[發明專利]一種高地應力軟弱圍巖隧道支護結構及其施工方法

有效

• 申請號: 202010632004.7
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111764931B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 申錦文;童建龍;姚斌江;王偉;鄭文輝
• 申請（專利權）人: 浙江省衢州市交通建設集團有限公司
• 主分類號: E21D11/10
• 分類號: E21D11/10;E21D11/38;E21D11/00;E21D20/00;E21D21/00;E21F17/18
• 代理公司: 浙江永航聯科專利代理有限公司 33304
• 代理人: 李鈴

1.一種高地應力軟弱圍巖隧道支護結構，包括軟弱圍巖（1）以及軟弱圍巖（1）一側所設置的智慧控制電路（26），其特征在于，所述軟弱圍巖（1）的內部嵌入式連接有螺紋錨桿（2），并且軟弱圍巖（1）內側弧面對應螺紋錨桿（2）的位置澆筑有圍巖密封層（5），并且螺紋錨桿（2）位于圍巖密封層（5）表面所開設的密封層緩沖口（6）內，所述圍巖密封層（5）的內側弧面粘結有隔水層（7），并且螺紋錨桿（2）位于隔水層（7）表面所開設的插接孔（9）內，所述隔水層（7）的內側設置有內側支撐體（11），所述內側支撐體（11）的表面卡接有連接套（10），并且螺紋錨桿（2）位于連接套（10）內，所述螺紋錨桿（2）的表面套設有托盤（12），所述托盤（12）的外側弧面與內側支撐體（11）的內側弧面搭接，所述托盤（12）的外側弧面與扭力彈簧（13）的一端固定連接，所述扭力彈簧（13）的另一端固定連接在錨桿盤（14）的外側弧面上，所述錨桿盤（14）以及扭力彈簧（13）均套設在螺紋錨桿（2）的表面，并且螺紋錨桿（2）的表面螺紋連接有第一螺母（15），所述第一螺母（15）的上端面與錨桿盤（14）的內側弧面搭接，所述隔水層（7）的內側弧面上貼附有緩沖墊板（8），所述緩沖墊板（8）的內側弧面上固定連接有伸縮桿（17），所述伸縮桿（17）的表面套接有伸縮筒（16），所述伸縮筒（16）卡接在內側支撐體（11）的表面，所述伸縮筒（16）的內側壁上卡接有第二螺母（18），所述第二螺母（18）內螺紋連接有螺紋桿（19），所述螺紋桿（19）與伸縮桿（17）之間設置有緩沖彈簧（20），所述緩沖彈簧（20）的一端與伸縮桿（17）的端部固定連接，所述緩沖彈簧（20）的另一端與螺紋桿（19）的端部搭接；

所述智慧控制電路（26）包括距離感應器（21），所述距離感應器（21）的輸出端與A\D轉換模塊（24）的輸入端電連接，所述A\D轉換模塊（24）的輸出端與微處理器（25）的輸入端電連接，所述微處理器（25）的輸出端與信號指示燈（23）的輸入端電連接；

所述圍巖密封層（5）選用混凝土材料，且所述混凝土材料在攪拌混合的過程中添加有一定量的高分子聚合物以及高分子益膠泥，所述圍巖密封層（5）的內部嵌入式澆筑高韌性金屬網；

所述第一螺母（15）與錨桿盤（14）之間設置有防滑層，并且防滑層套設在螺紋錨桿（2）的表面。

2.根據權利要求1所述的一種高地應力軟弱圍巖隧道支護結構，其特征在于，所述螺紋錨桿（2）遠離第一螺母（15）的一端固定連接有尖錐體（3），所述尖錐體（3）的表面固定連接有凸刺（4）。

3.根據權利要求1所述的一種高地應力軟弱圍巖隧道支護結構，其特征在于，所述距離感應器（21）設置在伸縮桿（17）的端面上，并且距離感應器（21）位于伸縮桿（17）與螺紋桿（19）之間，所述信號指示燈（23）設置在螺紋桿（19）遠離伸縮桿（17）一端的端面上，并且螺紋桿（19）的表面固定連接有杠桿（22）。

4.根據權利要求1所述的一種高地應力軟弱圍巖隧道支護結構，其特征在于，所述螺紋錨桿（2）的數量為若干個，且若干個螺紋錨桿（2）以圍巖密封層（5）的中心點為圓心成環形陣列，所述緩沖墊板（8）的數量為若干個，且相鄰兩個緩沖墊板（8）位于連接套（10）的兩側。

5.根據權利要求1所述的一種高地應力軟弱圍巖隧道支護結構，其特征在于，所述扭力彈簧（13）與托盤（12）以及錨桿盤（14）之間均為焊接關系，所述扭力彈簧（13）、托盤（12）以及錨桿盤（14）均采用鋼材料加工而成。

6.根據權利要求1所述的一種高地應力軟弱圍巖隧道支護結構的施工方法，其特征在于，包括以下操作流程：

步驟S1：開挖圍巖，排除松動巖塊后，進行平滑處理，使隧道軟弱圍巖（1）面的平整度需滿足要求，D/L≤1/20，D為相鄰兩凸面間凹進去的深度，L為相鄰兩凸面間的最短距離，不滿足平整度要求的部位用1:2.5的水泥砂漿進行找平；

步驟S2：完成對隧道軟弱圍巖（1）面的維護后，接著使用三維紅外線找平儀在軟弱圍巖（1）的內側弧面上找點，并進行標記，完成找點工作后，對應的將螺紋錨桿（2）安裝到軟弱圍巖（1）的內部，且螺紋錨桿（2）的沒入深度需根據支撐要求進行設定；

步驟S3：完成對螺紋錨桿（2）的固定安裝工作后，先在螺紋錨桿（2）的表面套上一個管套，接著在軟弱圍巖（1）的內側弧面上鋪設一層或多層高韌性金屬網，且高韌性金屬網與軟弱圍巖（1）之間通過鉚釘或鋼釘進行固定，完成上述的準備工作后，通過噴射的方式在軟弱圍巖（1）的內側弧面上澆筑一層圍巖密封層（5），澆筑完成后需使用靜壓設備對圍巖密封層（5）進行靜壓處理，并對圍巖密封層（5）的內側弧面進行撫平處理；

步驟S4：圍巖密封層（5）經過一段時間的定性凝固后，通過粘結的方式在圍巖密封層（5）的內側弧面上鋪設一層隔水層（7），且在鋪設之前還需在隔水層（7）的表面對應螺紋錨桿（2）的位置關系進行開設插接孔（9），完成隔水層（7）的鋪設工作后，需要插接孔（9）內注入防水膠；

步驟S5：接著在螺紋錨桿（2）的表面套接連接套（10），完成定位套接工序后，先將托盤（12）、扭力彈簧（13）以及錨桿盤（14）套接在螺紋錨桿（2）的表面，此時的扭力彈簧（13）已發生形變，接著，使用第一螺母（15）進行緊固；

步驟S6：完成第一螺母（15）的緊固工作后，需通過杠桿（22）扭動螺紋桿（19）在第二螺母（18）內插旋轉，與緩沖彈簧（20）彈力的配合，通過控制扭動螺紋桿（19）的方向，進行調控緩沖墊板（8）對隔水層（7）所施加的頂持力。