[发明专利]一种层状软岩隧道非对称支护结构及施工方法

权利要求书

1.一种层状软岩隧道非对称支护结构，包括设置于层状软岩隧道围岩内的管棚超前支护，其特征在于：所述管棚超前支护包括由钢导管组成的垂直于层状软岩层理面方向管棚支护（1）和非垂直于层状软岩层理面方向管棚支护（5），垂直于层状软岩层理面方向管棚支护（1）采用的钢导管的长度大于非垂直于层状软岩层理面方向管棚支护（5）采用的钢导管的长度，在层状软岩隧道围岩壁下方设置钢拱架，沿着层状软岩隧道围岩钻设有用于锚固钢拱架的垂直于层状软岩层理面方向砂浆锚杆（3）和非垂直于层状软岩层理面方向砂浆锚杆（7），所述垂直于层状软岩层理面方向砂浆锚杆（3）的长度大于非垂直于层状软岩层理面方向砂浆锚杆（7）的长度，沿着层状软岩隧道围岩在垂直于层理面方向还设有用于锚固钢拱架的压力型锚索（12），在位于隧道的上台阶环形开挖部内的钢拱架的两侧拱脚处沿着层状软岩隧道围岩安装有上台阶锁脚锚杆（10），在位于隧道的下台阶环形开挖部内的钢拱架的两侧拱脚处沿着层状软岩隧道围岩安装有下台阶锁脚锚杆（11），在位于隧道的仰拱开挖部内设置仰拱初期支护（13），所述钢拱架与层状软岩隧道围岩之间设有初期喷砼（9），初期喷砼（9）下壁设置二次衬砌。

2.根据权利要求1所述的层状软岩隧道非对称支护结构，其特征在于：所述钢拱架包括垂直于层状软岩层理面方向钢拱架（2）和非垂直于层状软岩层理面方向钢拱架（6），所述垂直于层状软岩层理面方向钢拱架（2）采用工20b型工字钢，非垂直于层状软岩层理面方向钢拱架（6）采用工20a型工字钢。

3.根据权利要求1所述的层状软岩隧道非对称支护结构，其特征在于：所述二次衬砌包括垂直于层状软岩层理面方向二次衬砌（4）、非垂直于层状软岩层理面方向二次衬砌（8），所述垂直于层理面方向二次衬砌（4）较非垂直于层状软岩层理面方向二次衬砌（8）厚5-10cm。

4.根据权利要求1所述的层状软岩隧道非对称支护结构，其特征在于：所述初期喷砼（9）与二次衬砌之间设有防水层（14）。

5.根据权利要求1所述的层状软岩隧道非对称支护结构，其特征在于：所述防水层（14）为防水布。

6.一种如权利要求1-5任一所述的层状软岩隧道非对称支护结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）在层状软岩隧道围岩内施作管棚超前支护，包括垂直于层状软岩层理面方向管棚支护（1）和非垂直于层状软岩层理面方向管棚支护（5），并对掌子面前方围岩进行注浆加固；

2）首先开挖上台阶环向开挖部（I），并保留核心土（II）部分，开挖完毕后立即铺设钢筋网并安装垂直于层状软岩层理面方向钢拱架（2）和非垂直于层状软岩层理面方向钢拱架（6），随后安装垂直于层状软岩层理面方向砂浆锚杆（3）和非垂直于层状软岩层理面方向砂浆锚杆（7），并在位于隧道的上台阶环形开挖部内的钢拱架的两侧拱脚处沿着层状软岩隧道围岩安装有上台阶锁脚锚杆（10），沿着层状软岩隧道围岩在垂直于层理面方向还设有用于锚固钢拱架的压力型锚索（12），安装完成后在钢拱架与层状软岩隧道围岩之间喷射初期喷砼（9）并及时封闭掌子面，完成上台阶的初期支护；

3）开挖核心土（II）以及下台阶（III），开挖完成后，立即铺设钢筋网和安装垂直于层状软岩层理面方向钢拱架（2）和非垂直于层状软岩层理面方向钢拱架（6），随后安装垂直于层状软岩层理面方向砂浆锚杆（3）和非垂直于层状软岩层理面方向砂浆锚杆（7），并在位于隧道的下台阶环形开挖部内的钢拱架的两侧拱脚处沿着层状软岩隧道围岩安装有下台阶锁脚锚杆（11），沿着层状软岩隧道围岩在垂直于层理面方向还设有用于锚固钢拱架的压力型锚索（12），安装完成后在钢拱架与层状软岩隧道围岩之间喷射初期喷砼（9）并及时封闭掌子面，完成下台阶初期支护；

4）开挖仰拱（IV），开挖后立即设置仰拱初期支护（13）；

5）在上台阶的初期支护、下台阶初期支护、仰拱初期支护（13）设置完成后，沿初期喷砼（9）下壁铺设防水层（14），再按照设计图纸安装二次衬砌内部钢筋骨架，最后利用模板台车进行二次衬砌浇筑；

6）继续下一循环隧道开挖，直至通过层状软岩地段。