[发明专利]极破碎围岩隧道联合支护系统及其施工方法

说明书

本发明涉及隧道支护，公开了一种极破碎围岩隧道联合支护系统，包括拱顶支撑部、临时支撑部、侧壁支撑部、底部支撑部和二次支护结构；拱顶支撑部包括相互连接的钢拱架、顶部锚杆和钢筋梁，锚固在隧道顶部围岩中；临时支撑部包括支撑柱、辅助支撑柱和钢轨枕，能够对拱顶支撑部形成临时支撑；侧壁支撑部包括左、右钢架和侧壁、底角锚杆，能够固在隧道的左右两侧，并对拱顶支撑部形成支撑；底部支撑部包括左、右底板和底部锚杆，能够锚固在隧道的底部；二次支护结构包括钢筋网和混凝土层，设置在前期支护结构的内侧，形成一体式联合支护。本发明还提供了该支护系统的施工方法，能够在隧道施工过程中分步进行支护，支护强度高，施工方便。

技术领域

本发明涉及隧道支护，具体地涉及一种极破碎围岩隧道联合支护系统。本发明还涉及一种极破碎围岩隧道联合支护系统的施工方法。

背景技术

随着我国城市交通建设、交通发展战略的持续推进，以“地下空间开发与利用”作为未来战略发展的重要课题方向，由此承建的隧道工程项目越来越多。不可避免的，地下隧道较为频繁地遇到极破碎、松软地层、地质构造带等V类岩体，而此类岩体的抗压强度和结构稳定性极低，难以形成隧道围岩的有效支撑，需要对其围岩体进行持续高效的人工支护。

在地下隧道穿越不良地质区域时，通常采用台阶式开挖方式进行施工。通常在采用此方法施工之前，会采取管棚注浆方式首先加固顶板，提高顶板的稳定性，接着按照设计要求挖掘隧道上断面、打孔安装锚杆、铺设金属网，并喷涂混凝土浆液，形成对上部断面围岩支护，然后继续进行下断面的开挖。显然，对于地质条件更为复杂的V类围岩隧道，这种以锚杆和金属网为主的支护系统难以维持其施工过程中的安全稳定，易导致在对下断面进行开挖的过程中，支护结构随上部围岩一起坍塌。进一步地，即使目前针对性地对上述支护系统中增设钢拱架，以此提高上部围岩的支护强度。但这种支护结构在上部围岩支护完成后，进行隧道下断面开挖时，上部围岩的支护结构得不到来自下方的支撑力，使得钢拱架一端处于临空不受力状态，极易导致在隧道下断面的开挖过程中上部围岩和支护结构共同失稳坍塌。此类工程问题在现场极为常见，不仅延误了工程的顺利推进，而且极易造成施工人员的伤亡，因此其俨然成了极破碎围岩等V类岩体区域隧道施工的一大难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种极破碎围岩隧道联合支护系统，能够对极破碎围岩隧道提供有效支护，防止围岩壁的坍塌。

本发明进一步所要解决的技术问题是提供一种极破碎围岩隧道联合支护系统的施工方法，能够保障在穿越开挖不良地质带的隧道开挖过程中构建稳固的联合支护系统，防止施工过程中支护结构整体失稳，引起顶板冒落塌陷。

为了解决上述技术问题，本发明一方面提供一种极破碎围岩隧道联合支护系统，包括拱顶支撑部、临时支撑部、侧壁支撑部、底部支撑部和二次支护结构；所述拱顶支撑部包括钢拱架、顶部锚杆和钢筋梁，所述钢拱架间隔安装在隧道的顶部，所述顶部锚杆锚固在隧道顶部围岩中，且与所述钢拱架固定连接，所述钢筋梁间隔固定在相邻的钢拱架的之间；所述临时支撑部包括支撑柱、辅助支撑柱和钢轨枕，所述支撑柱支撑在所述钢拱架与隧道底部之间，所述辅助支撑柱斜向连接在所述钢拱架的一侧与所述支撑柱之间，以能够对所述钢拱架形成辅助支撑，所述钢轨枕横向连接所述钢拱架另一侧的端部与所述支撑柱；所述侧壁支撑部包括左钢架、右钢架、侧壁锚杆和底角锚杆，所述左钢架和右钢架分别安装在隧道的左右两侧，顶部分别与所述钢拱架左右两侧的端部固定连接，所述侧壁锚杆和底角锚杆分别锚固在隧道左右两侧和底角的围岩中，且分别与所述左钢架或者右钢架固定连接；所述底部支撑部包括左底板、右底板和底部锚杆，所述左底板和右底板并列安装在隧道的底部的左右两侧，所述底部锚杆锚固在隧道底部围岩中，且与所述左底板或者右底板固定连接；所述二次支护结构包括钢筋网和混凝土层，所述钢筋网设置在隧道四周，且位于所述拱顶支撑部、侧壁支撑部或者底部支撑部的内侧，所述混凝土层包覆所述钢筋网。

优选地，所述钢拱架使用工字钢制作成型。在该优选技术方案中，工字钢制作成型钢拱架对顶部围岩的支撑强度更高，也更便于钢架梁与其他支撑结构的连接。