[發(fā)明專利]用于斷層破碎帶引水隧洞邊頂拱塌腔支護(hù)系統(tǒng)及其方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110421872.5
• 申請(qǐng)日: 2021-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN113107536A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李貴平;陳道遠(yuǎn);胡超;孫根江;周正清;羅勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國安能集團(tuán)第三工程局有限公司
• 主分類號(hào): E21D11/10
• 分類號(hào): E21D11/10;E21D11/18;E21D20/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 鄭夢(mèng)閣

本發(fā)明公開了一種用于斷層破碎帶引水隧洞邊頂拱塌腔支護(hù)系統(tǒng)及其方法，本用于斷層破碎帶引水隧洞邊頂拱塌腔支護(hù)系統(tǒng)包括主拱架、副拱架、混凝土殼體結(jié)構(gòu)層、初噴混凝土層和混凝土填充層，副拱架的頂端緊靠塌腔巖面，主拱架設(shè)置于塌腔區(qū)域的正下方且與副拱架連接以對(duì)其支撐，塌腔區(qū)域的巖面上噴射混凝土形成初噴混凝土層，初噴混凝土層位于塌腔表面，主拱架上成型有混凝土殼體結(jié)構(gòu)層，混凝土殼體結(jié)構(gòu)層和初噴混凝土層之間為混凝土填充層。本用于斷層破碎帶引水隧洞邊頂拱塌腔支護(hù)系統(tǒng)，可有效地縮短施工工期，從而保證了作業(yè)人員的安全。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及塌方施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于斷層破碎帶引水隧洞邊頂拱塌腔支護(hù)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在引水隧洞掌子面掘進(jìn)過程中，通過圍巖狀態(tài)較差洞段時(shí)，會(huì)遇到大小不同的斷層破碎帶及蝕變巖層，其巖層穩(wěn)定性差，在施工過程中控制不當(dāng)極易發(fā)生洞室變形、塌方等問題。塌方后會(huì)在鋼拱架與巖壁間形成較大空腔。

現(xiàn)有技術(shù)在處理塌方空腔時(shí)，會(huì)設(shè)置主拱和副拱，但是，主拱和副拱之間空隙會(huì)采取分層噴射混凝土進(jìn)行回填。此方法存在以下問題：

1、分層噴射噴射混凝土?xí)r，每噴一層只能噴射5到10厘米，一般空腔部位通常為1米到3米，甚至更大，因此，要噴射多層才能將空腔填滿，另外，每噴一層混凝土要等當(dāng)層混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，才能進(jìn)行下一層混凝土的噴設(shè)，因此，分層混凝土?xí)r噴設(shè)混凝土耗時(shí)長，一方面嚴(yán)重影響后面的施工，另一方面施工時(shí)間長增加施工人員的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)；

2、當(dāng)噴射混凝土達(dá)到一定厚度時(shí)，隨著噴射的混凝土厚度增加，導(dǎo)致總噴射層的自重增加，混凝土極容易掉落，噴射效率不高；

3、因噴射的混凝土受力狀態(tài)為純抗拉受力，混凝土抗拉強(qiáng)度一般只有抗壓強(qiáng)度的1/10～1/20，層間容易形成層間環(huán)向裂縫，可能產(chǎn)生二次掉塊、塌方、鋼拱架變形等問題，給施工帶來很大困難和經(jīng)濟(jì)損失。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于斷層破碎帶引水隧洞邊頂拱塌腔支護(hù)系統(tǒng)及方法，旨在有效地縮短施工工期。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于斷層破碎帶引水隧洞邊頂拱塌腔支護(hù)系統(tǒng)，包括主拱架、副拱架、混凝土殼體結(jié)構(gòu)層、初噴混凝土層以及混凝土填充層，其中，

所述副拱架的頂端緊靠塌腔巖面，主拱架設(shè)置于塌腔區(qū)域的正下方且與副拱架連接以對(duì)其支撐，塌腔區(qū)域的巖面上噴射混凝土形成初噴混凝土層，初噴混凝土層位于塌腔表面，主拱架上成型有混凝土殼體結(jié)構(gòu)層，混凝土殼體結(jié)構(gòu)層和初噴混凝土層之間為混凝土填充層，混凝土填充層在初噴混凝土層和混凝土殼體結(jié)構(gòu)層成型后、通過向初噴混凝土層和混凝土殼體結(jié)構(gòu)層之間灌注自密實(shí)混凝土形成。

優(yōu)選地，所述用于斷層破碎帶引水隧洞邊頂拱塌腔支護(hù)系統(tǒng)還包括設(shè)于塌腔區(qū)域巖面上的隨機(jī)錨桿，主拱架上設(shè)有鋼筋網(wǎng)片以成型混凝土殼體結(jié)構(gòu)層。

優(yōu)選地，所述主拱架包括多個(gè)弧形的主支撐結(jié)構(gòu)、以及沿隧道軸向設(shè)置以連接相鄰兩主支撐結(jié)構(gòu)之間的主連接桿，所述副拱架包括多個(gè)弧形的副支撐結(jié)構(gòu)、沿隧道軸向設(shè)置以連接相鄰兩副支撐結(jié)構(gòu)的副連接桿、以及連接于主支撐結(jié)構(gòu)和副支撐結(jié)構(gòu)之間的斜撐。

優(yōu)選地，所述初噴混凝土層為鋼纖維混凝土層。

優(yōu)選地，所述鋼筋網(wǎng)片為加密鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)孔直徑小于或等于6mm。

本發(fā)明進(jìn)一步提出一種基于上述用于斷層破碎帶引水隧洞邊頂拱塌腔支護(hù)系統(tǒng)的支護(hù)方法，包括以下步驟：

在塌腔的巖面上初噴鋼纖維混凝土，形成初噴混凝土層以進(jìn)行巖面封閉；

在塌腔范圍內(nèi)沿引水隧洞軸線方向安裝主拱架后，在主拱架上方安裝副拱架，副拱架的頂端緊靠塌腔巖面；

在主拱架上安裝鋼筋網(wǎng)片，向鋼筋網(wǎng)片上復(fù)噴混凝土進(jìn)行封閉以形成混凝土殼體結(jié)構(gòu)層；

在初噴混凝土層與混凝土殼體結(jié)構(gòu)層之間填充自密實(shí)混凝土以形成混凝土填充層。