[发明专利]一种膨胀湿陷混合地层隧道支护结构及其施工方法

说明书

本发明公开了一种膨胀湿陷混合地层隧道支护结构及其施工方法，通过刚性支架对隧道进行预支，同时通过分段注浆锚杆对隧道周边围岩进行注浆加固，进而保证膨胀湿陷土层中隧道周边围岩的稳固性；然后对注浆加固后的隧道段从下至上依次施作仰拱混凝土支模、侧面混凝土支模、拱顶混凝土支模，通过支模结构对隧道进行进一步支撑加固，同时有效防止积水渗漏，避免土层变形塌陷，然后通过在支模结构上向围岩中打设加固锚杆，进而实现对隧道周边围岩进行二次加固，进而保证了隧道施工的稳固性与安全性。

技术领域

本发明属于隧道支护的技术领域，具体涉及一种膨胀湿陷混合地层隧道支护结构及其施工方法。

背景技术

膨胀湿陷混合地层是一种主要由湿润性黄土以及膨胀土混合而成的地层结构，其同时具备湿陷性与膨胀性的特点。当土层内部含水量较多时，湿陷性的黄土会迅速塌陷下沉，而膨胀性土层吸水后则会发生膨胀。这就造成膨胀湿陷混合地层的地质结构极其复杂，在膨胀湿陷地层中进行隧道施工挖掘时，极易引起土层的变形塌陷。黄土湿陷性对隧道危害极大，施工期间土层湿陷会导致围岩变形迅速增大乃至坍塌、初期支护受力增大甚至开裂，运营期间导致二次衬砌开裂、隧道渗漏水等问题。因此，在湿陷性土层围岩条件下进行隧道建设，要特别注意防止水的渗入。

在进行隧道的建设过程中，对于隧道的支护是最为重要的事项之一，在隧道的支护时，防止隧道岩体在隧道上出现位移、滑落、晃动是最为主要的。现有对隧道进行支护的技术一般是同时直接在围岩中打入锚杆，并配合隧道内的支架或管棚对隧道进行支护。但是针对膨胀湿陷性土层中的隧道施工，仅仅通过传统的直接打设锚杆、设置支护支架与管棚依然难以实现对隧道进行稳固安全的支护。

因此，针对膨胀湿陷土层的特点，本发明公开了一种膨胀湿陷混合地层隧道支护结构及其施工方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种膨胀湿陷混合地层隧道支护结构及其施工方法，能够保证膨胀湿陷混合地层隧道施工效率的同时，进一步保证隧道施工围岩的稳固性。

本发明通过下述技术方案实现：

一种膨胀湿陷混合地层隧道支护结构，包括沿着隧道移动的刚性支架，所述刚性支架与隧道的内侧面之间设置有防水层，所述刚性支架上设置有若干分段注浆锚杆，所述分段注浆锚杆包括延伸至围岩中并带有注浆孔的锚固部，所述锚固部靠近刚性支架的一端可拆卸设置有穿过防水层与刚性支架的注浆部；所述刚性支架远离掌子面的一侧的开挖段中对应拱顶设置有拱顶混凝土支模，所述拱顶混凝土支模的左右两侧分别对应隧道的侧墙设置有侧面混凝土支模，两侧的侧面混凝土支模的顶部之间对应隧道的仰拱设置有仰拱混凝土支模；所述拱顶混凝土支模与侧面混凝土支模之间设置有第一连接缝，所述第一连接缝中设置有用于连接拱顶混凝土支模与侧面混凝土支模的第一连接件；所述侧面混凝土支模与仰拱混凝土支模之间设置有第二连接缝，所述第二连接缝中设置有用于连接侧面混凝土支模与仰拱混凝土支模的第二连接件；所述拱顶混凝土支模、侧面混凝土支模、仰拱混凝土支模上均贯穿设置有延伸至围岩中的加固锚杆。

预先对隧道周边围岩进行超前注浆加固，然后开挖隧道，隧道开挖掘进单位距离后，在开挖段的隧道内侧施作防水层。然后在开挖段靠近掌子面的一端安装刚性支架，刚性支架的外侧面与防水层接触用于对隧道进行支撑加固。然后在刚性支架上预设的若干安装孔中插装分段注浆锚杆。分段注浆锚杆包括锚固部与注浆部，锚固部闯过刚性支架上的安装孔以及防水层插入围岩的内部用于对围岩进行锚固。锚固部的一端连接有延伸至隧道内部的注浆部。在对围岩进行注浆加固之前，需要先对周边围岩进行排水，避免地层中含水梁超标导致后期施作混凝土支模时涂层变形甚至坍塌。周边围岩的积水通过插入围岩内部的锚固部上的注浆孔排出，并通过注浆部流向隧道的内部。隧道仰拱两侧设置有排水槽，流入隧道内部的积水通过排水槽迅速排出隧道。排水作业完成后，将注浆管与注浆部连接，通过注浆部向锚固部注浆，混凝土浆通过锚固部上的注浆孔进入围岩，对围岩进行注浆加固。注浆完成后，将注浆部从锚固部上拆除，使得锚固部留在围岩内部作为锚固结构。然后即可将刚性支架移动至下一工作段。