[发明专利]用于断层破碎带引水隧洞边顶拱塌腔支护系统及其方法

权利要求书

1.一种用于断层破碎带引水隧洞边顶拱塌腔支护系统，其特征在于，包括主拱架、副拱架、混凝土壳体结构层、初喷混凝土层以及混凝土填充层，其中，

所述副拱架的顶端紧靠塌腔岩面，主拱架设置于塌腔区域的正下方且与副拱架连接以对其支撑，塌腔区域的岩面上喷射混凝土形成初喷混凝土层，初喷混凝土层位于塌腔表面，主拱架上成型有混凝土壳体结构层，混凝土壳体结构层和初喷混凝土层之间为混凝土填充层，混凝土填充层在初喷混凝土层和混凝土壳体结构层成型后、通过向初喷混凝土层和混凝土壳体结构层之间灌注自密实混凝土形成。

2.如权利要求1所述的用于断层破碎带引水隧洞边顶拱塌腔支护系统，其特征在于，还包括设于塌腔区域岩面上的随机锚杆，主拱架上设有钢筋网片以成型混凝土壳体结构层。

3.如权利要求1所述的用于断层破碎带引水隧洞边顶拱塌腔支护系统，其特征在于，所述主拱架包括多个弧形的主支撑结构、以及沿隧道轴向设置以连接相邻两主支撑结构之间的主连接杆，所述副拱架包括多个弧形的副支撑结构、沿隧道轴向设置以连接相邻两副支撑结构的副连接杆、以及连接于主支撑结构和副支撑结构之间的斜撑。

4.如权利要求2所述的用于断层破碎带引水隧洞边顶拱塌腔支护系统，其特征在于，所述初喷混凝土层为钢纤维混凝土层。

5.如权利要求2所述的用于断层破碎带引水隧洞边顶拱塌腔支护系统，其特征在于，所述钢筋网片为加密钢筋网片，钢筋网片的网孔直径小于或等于6mm。

6.一种基于权利要求1至5中任意一项所述的用于断层破碎带引水隧洞边顶拱塌腔支护系统的支护方法，其特征在于，包括以下步骤：

在塌腔的岩面上初喷钢纤维混凝土，形成初喷混凝土层以进行岩面封闭；

在塌腔范围内沿引水隧洞轴线方向安装主拱架后，在主拱架上方安装副拱架，副拱架的顶端紧靠塌腔岩面；

在主拱架上安装钢筋网片，向钢筋网片上复喷混凝土进行封闭以形成混凝土壳体结构层；

在初喷混凝土层与混凝土壳体结构层之间填充自密实混凝土以形成混凝土填充层。

7.如权利要求6所述的用于断层破碎带引水隧洞边顶拱塌腔支护系统的支护方法，其特征在于，填充自密实混凝土以形成混凝土填充层时，在混凝土壳体结构层处预留回灌钢管和溢浆管，采用混凝土泵送入仓方式，混凝土为自密实混凝土，浇筑速度为混凝土面上升1 m/h~1.5m/h。

8.如权利要求6所述的用于断层破碎带引水隧洞边顶拱塌腔支护系统的支护方法，其特征在于，向钢筋网片上复喷混凝土进行封闭以形成混凝土壳体结构层时，喷射厚度为5~10cm，形成表面无孔眼的混凝土壳体结构层。

9.如权利要求6所述的用于断层破碎带引水隧洞边顶拱塌腔支护系统的支护方法，其特征在于，在塌腔的岩面上初喷钢纤维混凝土时，初喷钢纤维混凝土厚度控制在3~5cm，以保证塌腔初期稳定性。

10.如权利要求6所述的用于断层破碎带引水隧洞边顶拱塌腔支护系统的支护方法，其特征在于，所述在塌腔的岩面上初喷钢纤维混凝土，形成初喷混凝土层以进行岩面封闭的步骤之后还包括：

在边顶拱塌腔内施作随机锚杆。