[发明专利]适用于缓倾岩层块状岩体隧道的轻型支护方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种缓倾岩层块状岩体隧道的轻型支护技术，属于隧道支护设计领域。

背景技术

近年来我国铁路、公路建设发展很快，隧道施工中各式各样围岩层出不穷，而我国水平缓倾围岩分布很广。但目前国内对水平缓倾岩层隧道的理论研究落后于工程实际。我国《铁路隧道设计规范》(TB1003-2005)、《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)均未对水平岩层隧道作出任何规定，导致设计此类隧道时，无可执行规范条例供参考，基本以工程类比法为主，类比基础(评判围岩好坏的指标)仍然是通用的围岩级别，然后回到正常岩层隧道的经验进行设计和施工。对该类岩层的特性及隧道支护参数设计并没有从“怕软不怕散”的本质上加以认识和改进。

依照围岩分级的理念，围岩“完整但质软”和“破碎但质硬”都属于较差的围岩，都需要通过强支护，以抵抗围岩失稳。但仔细分析，两种围岩是有很大区别的：“完整但质软”的围岩由于本身岩块的强度不足以抵抗外荷载的作用，这就需要“补强”：人为提供强支护，补充围岩的强度、刚度不足；而“破碎但质硬”的围岩虽然也极易失稳，但其失稳是因为“散”，岩块本身强度往往高于外荷载作用，即通常所说的易发生结构控制性破坏，而不是应力控制型破坏，这种情况如若还是根据围岩分级的强支护原则，就显得有些浪费，另一方面也可能局部支护不当，适得其反，支护不密贴导致后续掉块击穿初期支护等等。而对于缓倾岩层块状岩体隧道，目前的支护方案现状就是动辄使用格栅钢架、工字钢等强支护措施。

发明内容

通过对缓倾块状岩体隧道失稳破坏机理的认识，我们总结出“怕软不怕散”的结论。因此换个思路，对于“破碎但质硬”的围岩为何不把岩块本身强度利用起来，就像一小块石头很容易被水冲走，用铁丝网网住一筐石头则可以用来做水坝。基于上述理念，本发明的目的是，寻求一种适用于缓倾岩层块状岩体隧道的轻型支护体系，使之能施以巧劲，通过将块状岩体(散体)组织起来形成承载结构的方式，达到既安全又经济的效果。

本发明的目的是通过如下的手段实现的。

适用于缓倾岩层块状岩体隧道的轻型支护方法，通过设置径向锚杆和超前锚杆，并将两者与W钢带连接共同组成轻型支护系统，把散体的围岩组织起来，形成承载拱，充分发挥围岩的潜在承载能力,具体包含如下的处理步骤：

1)在前续超前锚杆的支护下，开挖隧道，架设W钢带；所述W钢带具有开孔，方便与径向锚杆和超前锚杆连接；

2)施作径向锚杆，并将锚杆与W钢带连接；

3)施作超前锚杆，并将锚杆与W钢带连接；

4)循环执行1)至3)步，直至施工结束。

本发明适用于缓倾岩层块状岩体隧道的轻型支护，由超前锚杆、径向锚杆，以及W钢带组成的联合支护体系，通过施作超前锚杆将岩块沿隧道纵向串接起来，实现“先支后挖”，解决隧道开挖后块状围岩自稳时间短的问题；通过径向锚杆一方面将岩块沿隧道环向串接形成承载拱结构，同时为超前锚杆提供尾部支点力；W钢带主要作用是为防止未被锚杆串接的岩块掉落，且超前锚杆和径向锚杆均可固定于W钢带。

本发明技术重点突出轻型支护模式，充分利用岩块本身强度。如若使用钢架、格栅与超前支护的组合体系安全上没问题，但是不经济。对于锚杆串接可靠的情况，使用钢筋或者数根钢筋间隔并列而成的钢架条带代替W钢带作为环向支护在理论上也是可行的。本支护体系从隧道纵向、环向均对块体围岩加以约束，防止隧道开挖后的块体突然掉落坍塌，同时将强度较高的岩块组织起来，形成天然的承载拱。此种支护方法安全可靠，施工工艺简单、机械投入少，适用范围广，有利于加快施工进度和降低施工成本，具有很大的优越性。

附图说明

图1为本发明轻型支护体系的整体(W钢带与插接于上超前锚杆和径向锚杆的)结构示意图，超前锚杆20，径向锚30，W钢带40)

图2～6为本发明实施各步骤示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例(以水平块状岩体隧道为例)对本发明作进一步说明。

(1)如图2所示，隧道洞口段(一般围岩较差，岩体风化严重，异常破碎，不视为水平块状岩体，图中10)为钢架支撑的强支护，一般采用超前大管棚辅助措施，其初期支护采用型钢钢架或者格栅钢架、锚杆等等。在安全进洞(即可完全视为水平块状岩体)，即洞口段10施工完成后，进入本发明所施行的轻型支护作业段。