[发明专利]一种隧道主动支护结构与施工方法

说明书

一种预制装配式隧道主动支护结构，包括支撑架和锚杆，支撑架安装在隧道中，支撑架外侧与隧道内壁的初喷混凝土面贴合，在支撑架与初喷混凝土面之间分布有锚杆，锚杆一端伸入到初喷混凝土面内，另一端通过垫板连接在支撑架上；支撑架包括格构式单元组件和加强肢，支撑架由格构式单元组件拼接成环形结构，沿格构式单元组件的纵向的两端分别安装有加强肢；当两个格构式单元组件沿纵向方向拼接时，相邻加强肢之间固定连接形成加强肋；格构式单元组件包括钢筋网和开口钢筋，在钢筋网的四周分别设置开口钢筋。施作的锚杆要穿过钢筋网网格口，并通过自由端施加预应力，使锚杆的垫板与格构式单元紧密连接，实现预制拼装式结构对隧道围岩的主动支护作用。

技术领域

本发明涉及隧道工程施工技术领域，具体涉及一种隧道主动支护结构与施工方法。

背景技术

隧道围岩现在常用的支护体系由复合围岩结构与复合支护结构构成。复合围岩结构是由原岩、深层围岩和浅层围岩组成，复合支护结构由初期支护和二次衬砌组成。

隧道围岩稳定性控制的关键就是开挖后隧道周边浅层围岩稳定性的控制。围岩压力需围岩与支护结构共同承载，但围岩是承载的主体。通过监控量测控制围岩的变形，便于充分发挥围岩的自稳能力。

对于复合式支护结构，初期支护一般由锚杆、喷射混凝土、钢架、钢筋网等支护材料中的一种或几种组成“锚喷支护”，二次衬砌一般为模筑混凝土。在施工过程中，利用现场监控量测手段，在初期支护变形稳定后才施作二次衬砌。一般来说初期支护与围岩共同承受施工期间的大部分荷载，二次衬砌则作为一种安全储备。

在隧道工程施工过程，允许围岩和初期支护发生一定程度的变形，最大限度的发挥围岩的自承能力，从而减小支护刚度，降低造价。但所施作的支护结构基本均属于被动式支护，即只有在围岩发生变形，并作用于结构上以后，才能发挥支护作用，其在承载及时性和围岩改良方面的效果极为有限，在隧道围岩差、自稳时间短时，易发生失稳破坏，甚至造成隧道局部坍塌，威胁国家财产和人员生命。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种隧道主动支护结构与施工方法，具体技术方案如下：

一种隧道主动支护结构，其特征在于：包括支撑架和锚杆，所述支撑架安装在隧道中，所述支撑架外侧与隧道内壁的初喷混凝土面贴合，在所述支撑架与所述初喷混凝土面之间分布有锚杆，所述锚杆一端伸入到所述初喷混凝土面内，另一端通过垫板连接在所述支撑架上；

所述支撑架包括格构式单元组件和加强肢，所述支撑架由格构式单元组件拼接成环形结构，沿所述格构式单元组件的纵向的两端分别安装有加强肢；

当两个格构式单元组件沿纵向方向拼接时，相邻加强肢之间固定连接形成加强肋；

所述格构式单元组件包括钢筋网和开口钢筋，在所述钢筋网的四周分别设置所述开口钢筋；

相邻的两个钢筋网通过对应的开口钢筋固定连接；

在所述支撑架的两端分别向外倾斜设置有一组锁脚锚杆。减小主动支护结构的下沉，从而保证整个结构的稳固。

进一步地：所述钢筋网的网格为矩形，所述钢筋网孔的环向尺寸为8cm～50cm，所述钢筋网孔的纵向尺寸为3cm～30cm，所述锚杆成梅花状布置，锚杆头部通过垫片固定于所述格构式单元，锚固段与围岩快速固定。

进一步地：在所述格构式单元组件的两端分别设置有端头板，所述加强肢通过端头板连接在所述格构式单元组件的两端。在施作锚杆要穿过钢筋网网格口，并施加预应力，将锚杆上的垫板固定于格构式单元，实现预制拼装式结构对隧道围岩的主动支护作用。

进一步地：相邻的加强筋焊接形成加强肋。

进一步地：相邻的加强筋通过螺栓连接形成加强筋。

进一步地：在相邻的加强筋上设置有箍筋。