[发明专利]一种适用于破碎围岩条件下的隧洞强支护结构及方法

权利要求书

1.一种适用于破碎围岩条件下的隧洞强支护结构，其特征是，包括用于隧洞(1)超前支护的管棚(2)和若干榀拱形的钢拱架(6)，所述管棚(2)设置隧道(1)的顶拱区域，所述钢拱架(6)沿隧洞(1)方向设置，所述钢拱架(6)内侧设置有若干钢筋拉杆(8)，各榀钢拱架(6)之间通过所述钢筋拉杆(8)连接，钢拱架(6)的两侧设有锁定锚杆，隧洞(1)的顶拱及边墙的内壁设有素混凝土层(5)，在素混凝土层(5)内侧设有覆盖所有钢拱架(6)的挂网喷混凝土层(12)。

2.根据权利要求1所述的一种适用于破碎围岩条件下的隧洞强支护结构，其特征是，钢拱架(6)包括拱形部和连接拱形部两端的直脚部，所述锁定锚杆包括锁腰锚杆(9)和锁脚锚杆(10)，所述锁腰锚杆(9)设置在钢拱架(6)的拱形部和直脚部连接区域，所述锁脚锚杆(10)设置在钢拱架(6)的直脚部的下半部分。

3.根据权利要求1所述的一种适用于破碎围岩条件下的隧洞强支护结构，其特征是，所述管棚(2)包括若干热轧无缝钢管(3)，所述热轧无缝钢管(3)前端呈尖锥状，热轧无缝钢管(3)的管壁设有注浆孔(4)。

4.根据权利要求1所述的一种适用于破碎围岩条件下的隧洞强支护结构，其特征是，所述支护结构还包括系统锚杆(13)，所述系统锚杆(13)沿隧洞(1)顶拱及边墙辐射状设置。

5.根据权利要求1所述的一种适用于破碎围岩条件下的隧洞强支护结构，其特征是，所述支护结构还包括排水结构，所述排水结构包括系统排水孔(14)、软式透水管(15)和排水沟(16)，所述系统排水孔(14)沿隧洞(1)的顶拱及边墙辐射状设置，所述排水沟(16)沿着隧洞(1)路面两侧布置，所述软式透水管(15)沿隧洞(1)的顶拱及边墙布置，软式透水管(15)串联系统排水孔(14)并接入排水沟(16)。

6.根据权利要求1所述的一种适用于破碎围岩条件下的隧洞强支护结构，其特征是，所述隧洞(1)顶拱及边墙在挂网喷混凝土层(12)内侧覆盖有EVA复合防水板(19)。

7.根据权利要求1所述的一种适用于破碎围岩条件下的隧洞强支护结构，其特征是，所述隧洞(1)顶拱、边墙及底板部位浇筑有厚衬砌混凝土(20)。

8.一种适用于破碎围岩条件下的隧洞强支护方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：

步骤1，在每一个循环开挖前，施工用于超前支护的管棚(2)；

步骤2，隧洞(1)开挖，开挖完成一个循环开挖进尺后，立即对所述隧洞(1)顶拱及边墙预喷素混凝土层(5)，随后在所述隧洞(1)顶拱、边墙及底板位置架设钢拱架(6)，所述钢拱架(6)架设后应立即挂网喷混凝土层(12)；

步骤3，对所述隧洞(1)顶拱及边墙采用系统锚杆(13)支护，对所述隧洞(1)顶拱及边墙采用系统排水孔(14)进行排水，对所述隧洞(1)顶拱及边墙采用EVA复合防水板(19)进行覆盖；

步骤4，在所述隧洞(1)顶拱、边墙及底板部位立模浇筑厚衬砌混凝土(20)，待所述衬砌混凝土(20)浇筑完成并达到70％设计强度后，对所述隧洞(1)顶拱部位所述衬砌混凝土(20)和围岩之间进行回填灌浆。

9.根据权利要求8所述的一种适用于破碎围岩条件下的隧洞强支护方法，其特征是，所述步骤4之后，还包括步骤5：

步骤5，循环采用步骤1-4的方法完成隧洞(1)全部的开挖支护后，进行隧洞路面施工，并在隧洞路面两侧开挖水沟(16)。

10.根据权利要求8所述的一种适用于破碎围岩条件下的隧洞强支护方法，其特征是，所述步骤1中施工用于超前支护的管棚(2)的步骤，具体包括以下步骤：

步骤101，施工时，所述热轧无缝钢管(3)沿隧道顶拱周边以1°外插角打入围岩，环向布置间距为300mm；

所述热轧无缝钢管(3)有3m和6m长两种形式，施工所述管棚(2)时相邻所述管棚(2)第一节所述热轧无缝钢管(3)交替采用3m和6m两种长度的钢花管，其余节数均采用6m长的钢花管，以保证同一截面安装接头不超过50％；

步骤102，通过注浆孔(4)进行注浆，注浆材料采用1:1水泥浆，初压为0.5～0.75MPa，终压为1.0MPa，在最大压力下注浆孔停止吸浆后，延续灌注10min即可结束注浆，当注浆强度达到70％设计强度后方可进行下一步隧洞(1)开挖步骤。