[发明专利]无拱架支护隧道穿越拱顶破碎地段支护结构及其施工方法

说明书

本发明提供一种无拱架支护隧道穿越拱顶破碎地段支护结构及其施工方法，所述方法包括：排险步骤：采用机械结合人工方式进行排险，对裸露围岩初喷第一止浆层；破碎地带临时拱架施工步骤：沿隧道延伸方向间隔设置的多个拱形支架，于拱形支架背面铺设钢筋网，并对拱形支架及钢筋网喷挂第二止浆层；加固步骤：沿隧道径向间隔配置多个中空注浆锚杆，沿隧道开挖轮廓线120°范围内间隔配置多个超前小导管；对中空注浆锚杆及超前小导管进行注浆；隧道开挖步骤：注浆8h后，降低围岩等级，掘进施工；二衬施工步骤：当二衬施工至临时拱架前，拆除拱形支架，进行破碎带二衬施工。该方法可应用于无拱架支护隧道穿越拱顶破碎地段施工，其施工过程安全系数高。

技术领域

本发明涉及隧道施工领域，具体地说，是涉及一种无拱架支护隧道穿越拱顶破碎地段支护结构及其施工方法。

背景技术

目前公路隧道在Ⅲ级围岩喷锚暗挖法施工中，初期支护大多采用无拱架支护设计，支护参数较低，掌子面的稳定性全靠围岩的自稳能力，但在隧道施工过程中难免会突遇围岩局部破碎地段，尤其是拱顶破碎地段，检测手段较难发现，开挖后易出现拱顶掉块，甚至坍塌。基于此，隧道开挖后，发现掌子面拱顶围岩较破碎时，应该如何施工才能在保证安全前提下继续掘进，是目前隧道施工中的一大难题。

公开号为CN111997623A的中国专利针对隧道施工过程中，隧道围岩极易发生溜塌掉块或初支变形的情况，公开了一种隧道帷幕注浆施工方法，该方法通过施加止浆墙及超前注浆的方式，在不需过大扰动前方软弱围岩的前提下，在一定程度上确保了施工安全。但该方法在施工过程中需要配合前期支护，同时，其止浆墙与围墙之间通过导管固定，整体结构强度不佳。基于此，针对无拱架支护隧道穿越拱顶破碎地段暂没有较佳的施工方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的第一目的是提供一种无拱架支护隧道穿越拱顶破碎地段的施工方法，采用该方法可应用于无拱架支护隧道穿越拱顶破碎地段施工，其施工过程安全系数高。

本发明的第二目的是提供一种无拱架支护隧道穿越拱顶破碎地段支护结构，该支护结构整体强度高，可用于为无拱架支护隧道穿越拱顶破碎地段提供支护。

基于上述目的，本发明的一个方面，提供一种无拱架支护隧道穿越拱顶破碎地段的施工方法，该方法包括：

排险步骤：采用机械结合人工方式进行排险，然后对裸露围岩初喷第一止浆层；

破碎地带临时拱架施工步骤：沿隧道延伸方向间隔设置的多个拱形支架，相邻两拱形支架之间间隔配置多个连接筋，最内侧一个拱形支架紧贴掌子面，拱形支架腰部搭设锁脚锚杆，于拱形支架背面铺设钢筋网，并对拱形支架及钢筋网喷挂第二止浆层；

加固步骤：沿隧道径向间隔配置多个中空注浆锚杆，沿隧道开挖轮廓线120°范围内间隔配置多个超前小导管；对中空注浆锚杆及超前小导管进行注浆，确保破碎带凝结成整体；

隧道开挖步骤：注浆8h后，降低围岩等级，采用台阶法掘进；

二衬施工步骤：当二衬施工至临时拱架前，凿除覆盖拱形支架处的第二止浆层，切断拱形支架之间的连接筋，拆除拱形支架，进行破碎带二衬施工。

作为优选，所述第一止浆层及第二止浆层的厚度均不低于4cm。

作为优选，所述拱形支架包括多个弯制的工字钢，各弯制的工字钢首尾连接限定出拱形。

本发明的另一个方面，提供一种无拱架支护隧道穿越拱顶破碎地段支护结构，该结构包括：

第一止浆层，喷挂于隧道围岩上，以暂稳掌子面围岩；

临时支护层，包括沿隧道延伸方向间隔设置的多个拱形支架，相邻两拱形支架之间配置有连接筋，最内侧一个拱形支架紧贴掌子面，拱形支架腰部搭设锁脚锚杆；

钢筋网层，铺设于第一止浆层与临时支护层之间；

第二止浆层，喷挂于临时支护层和钢筋网层外侧；

中空注浆锚杆，多个中空注浆锚杆沿隧道径向间隔配置；