[发明专利]预防围岩高地应力状态下坍塌的隧道内支护结构施工方法

权利要求书

1.一种预防围岩高地应力状态下坍塌的隧道内支护结构施工方法，其特征在于：所述支护结构设置在隧道内，包括由外层向内层依次设置的管棚、主钢拱架、初衬和副钢拱架，管棚打设在隧道拱部，并沿隧道纵向延伸，延伸范围大于隧道顶部的溶腔范围，主钢拱架沿隧道间隔设置，并顺次纵向连接以形成第一纵向连接系，副钢拱架沿隧道间隔设置，并顺次纵向连接以形成第二纵向连接系，主钢拱架和相邻的副钢拱架之间通过双层拱架连接机构连接，将第一纵向连接系和第二纵向连接系连成一个整体，所述的初衬设置在主钢拱架和副钢拱架之间；所述支护结构的施工包括如下步骤：

步骤一，在探明隧道内围岩溶腔范围后，以之前施工的封堵墙作为导向，在隧道拱部设置一环超长管棚；

步骤二，采用三台阶临时仰拱法进行隧道开挖，各步台阶一次开挖长度为2～3m，下台阶开挖后紧跟仰拱；

步骤三，开挖结束后，沿开挖的隧道施作主钢拱架，相邻两排主钢拱架间以纵向钢筋联接，使得所有主钢拱架形成纵向连接系，主钢拱架安装完成后与锁脚锚管采用U型钢筋环连接，锁脚钢管下倾角20～40°设置，每一主钢拱架与双层拱架连接机构的一端连接，双层拱架连接机构的另一端用于和副钢拱架连接；

步骤四，主钢拱架铺设完成后及时跟进初支，在隧道拱部临空范围采用锚网喷加强防护；

步骤五，待步骤四施工的初衬达到设计强度后，进行副钢拱架的施作，副钢拱架通过双层拱架连接机构与对应的主钢拱架相连，相邻的副钢拱架之间通过纵向钢筋连接，形成纵向连接系，得到所述的支护结构。

2.根据权利要求1所述的预防围岩高地应力状态下坍塌的隧道内支护结构施工方法，其特征在于，所述封堵墙与初衬背后岩体采用两排砂浆锚杆连接，砂浆锚杆环向间距1m，嵌入封堵墙1m，嵌入基岩1.5m，封堵墙基础埋入回填体不小于0.5m，且封堵墙基底与回填体之间通过钢花管连接，钢花管嵌入封堵墙1m，嵌入回填体2m，并对封堵墙基底和回填体注浆固结。

3.根据权利要求1所述的预防围岩高地应力状态下坍塌的隧道内支护结构施工方法，其特征在于，超长管棚中的钢管环向间距40cm，纵向搭接长度3m，钢管管壁四周钻孔，在同一环向上，钻孔呈梅花形布置。

4.根据权利要求3所述的预防围岩高地应力状态下坍塌的隧道内支护结构施工方法，其特征在于，在管棚的钢管中注水泥水玻璃浆液，注浆初压0.5MPa，增大至终压2.0MPa，注浆施作结束后采用1：1水泥砂浆回填钢管。

5.根据权利要求3所述的预防围岩高地应力状态下坍塌的隧道内支护结构施工方法，其特征在于，钢管接头在纵向上错开设置。

6.根据权利要求1所述的预防围岩高地应力状态下坍塌的隧道内支护结构施工方法，其特征在于，在主钢拱架安装时，在主钢拱架外侧紧贴厚度不小于4cm的混凝土层，拱脚安装在原状岩石上。

7.根据权利要求1所述的预防围岩高地应力状态下坍塌的隧道内支护结构施工方法，其特征在于，双层拱架连接机构包括内螺纹竖向套管、两个螺栓和钢护筒，其中一个螺栓安装在主钢拱架上，另一个螺栓安装在副钢拱架上，两个螺栓螺纹连接在所述的内螺纹竖向套管的两端，钢护筒套设在内螺纹竖向套管和两个螺栓外。

8.根据权利要求1所述的预防围岩高地应力状态下坍塌的隧道内支护结构施工方法，其特征在于，步骤四中，锚杆采用砂浆锚杆，间距1.0m×1.0m，交错布置，钢筋网片采用Φ8钢筋，网格间距25cm×25cm，并喷射C25混凝土封闭。

9.根据权利要求1所述的预防围岩高地应力状态下坍塌的隧道内支护结构施工方法，其特征在于，完成步骤四后，在超前地质探测阶段探测的软弱围岩段、空腔或淤泥溶腔所处隧道断面处布设监控量测点，以及时预报初衬变形情况并加以补救措施。

10.根据权利要求1所述的预防围岩高地应力状态下坍塌的隧道内支护结构施工方法，其特征在于，在步骤二中，对于V级围岩段，上台阶开挖进尺为3榀主钢拱架间距，下台阶开挖进尺不大于4榀主钢拱架间距。