[發(fā)明專利]一種基于圍巖變形主動控制的隧道支護結構及其使用方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110265350.0
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN112901231A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設計）人: 鄒文浩;馬偉斌;張金龍;付兵先;郭小雄;劉喆;李堯;馬超鋒;安哲立;趙鵬;徐湉源;杜曉燕;王志偉;牛亞彬;柴金飛;許學良;程愛君;趙洪勇
• 申請（專利權）人: 中國鐵道科學研究院集團有限公司鐵道建筑研究所;中國鐵道科學研究院集團有限公司
• 主分類號: E21D21/00
• 分類號: E21D21/00;E21D11/10;E21D20/00;E21D20/02
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產(chǎn)權代理有限公司 34107
• 代理人: 吳慧

本發(fā)明公開了一種基于圍巖變形主動控制的隧道支護結構，隧道包括隧道輔助洞室和隧道正洞，隧道輔助洞室的支護結構為噴錨式支護結構，隧道正洞的支護結構包括噴錨式支護結構和鋼筋混凝土支護結構，所述噴錨式支護結構包括混凝土支護結構和錨桿，混凝土支護結構沿隧道軸向分布，錨桿的一端連接在隧道圍巖中，錨桿的另一端連接在混凝土支護結構中，錨桿采用鋼材制成。錨桿包括機械式預應力錨桿、化學式預應力錨桿和自進式錨桿，機械式預應力錨桿適用于一般地質(zhì)區(qū)段和巖爆區(qū)段，化學式預應力錨桿適用于一般地質(zhì)區(qū)段和高地應力軟巖區(qū)段，自進式錨桿適用于巖體破碎、成孔性差的區(qū)段。還公開了該隧道支護結構的使用方法。

技術領域

本發(fā)明屬于隧道支護技術領域，具體涉及一種基于圍巖變形主動控制的隧道支護結構及其使用方法。

背景技術

鐵路隧道大多采用新奧法進行施工，隧道結構為初期支護和二次襯砌組成的二元支護體系。初期支護為主要的承載結構，緊跟掌子面進行施工，以對圍巖進行及時有效的支護；二次襯砌主要作為隧道結構的承荷儲備，根據(jù)隧道斷面收斂等量測數(shù)據(jù)，在適當?shù)臅r機進行施工。初期支護一般在噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼架等支護結構中進行選擇，組成不同的支護形式。

在實際施工中初期支護采用噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼架等支護結構結合的形式進行支護，施工工藝繁瑣，需消耗大量的拱架架立、鋼筋綁扎和掛網(wǎng)時間，難以真正實現(xiàn)對圍巖的及時支護，同時對于超前支護的重視不夠，部分區(qū)段不具備良好的初期支護施作時機，導致初期支護施作效果較差，不能有效約束圍巖的變形，致使圍巖松動圈范圍擴大，運營期隧道結構所受圍巖壓力較大，易出現(xiàn)襯砌開裂等病害，嚴重影響隧道的安全運營；基于以上問題，結構簡單，能有效控制圍巖變形，充分發(fā)揮圍巖自承能力的隧道支護結構是現(xiàn)在所需要的。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種性能優(yōu)越、有效控制圍巖變形、充分發(fā)揮圍巖自承能力的基于圍巖變形主動控制的隧道支護結構；本發(fā)明還公開了一種基于圍巖變形主動控制的隧道支護結構的使用方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案為：一種基于圍巖變形主動控制的隧道支護結構，所述隧道包括隧道輔助洞室和隧道正洞，其特征在于：所述隧道輔助洞室的支護結構為噴錨式支護結構，隧道正洞的支護結構包括噴錨式支護結構和鋼筋混凝土支護結構，所述噴錨式支護結構包括混凝土支護結構和錨桿，混凝土支護結構沿隧道軸向分布，錨桿的一端連接在隧道圍巖中，錨桿的另一端連接在混凝土支護結構中。

進一步的，所述隧道支護結構還包括超前支護結構，超前支護結構為超前錨桿或超前支護結構為超前小導管或超前支護結構為超前鋼管棚，超前錨桿的一端插接在掌子面前方的地層中，超前錨桿的另一端連接在掌子面上。

進一步的，所述超前小導管和超前管棚以一定外插角等間距分布在隧道掌子面外輪廓，超前小導管和超前管棚的一端插接在掌子面前方的隧道圍巖中，超前小導管和超前管棚的另一端通過鋼拱架連接在混凝土支護結構中。

進一步的，所述錨桿包括機械式預應力錨桿、化學式預應力錨桿和自進式錨桿，機械式預應力錨桿適用于一般地質(zhì)區(qū)段和巖爆區(qū)段，化學式預應力錨桿適用于一般地質(zhì)區(qū)段和高地應力軟巖區(qū)段，自進式錨桿適用于巖體破碎、成孔性差的區(qū)段。

進一步的，所述機械式預應力錨桿包括漲殼式錨固頭、桿體Ⅰ和墊板Ⅰ，桿體Ⅰ的一端與漲殼式錨固頭連接，桿體Ⅰ的另一端與墊板Ⅰ連接，漲殼式錨固頭連接在隧道圍巖中，墊板Ⅰ連接在混凝土支護結構中。

進一步的，所述化學式預應力錨桿包括錨固端、桿體Ⅱ和墊板Ⅱ，錨固端與桿體Ⅱ連接，墊板Ⅱ連接在桿體Ⅱ的另一端，錨固端連接在隧道圍巖中，墊板Ⅱ連接在混凝土支護結構中，桿體Ⅱ通過將錨固端中的樹脂或水泥卷捅破漿液流出粘接在隧道圍巖中。

進一步的，所述漲殼式錨固頭包括沖轉型漲殼式錨固頭，沖轉型漲殼式錨固頭包括漲殼內(nèi)楔Ⅰ和漲殼夾片Ⅰ，漲殼內(nèi)楔Ⅰ的一端連接在桿體Ⅰ上，漲殼夾片Ⅰ連接在漲殼內(nèi)楔Ⅰ的另一端。