一种以主动支护为理念的隧道防岩爆支护方法及支护系统技术方案

本发明专利技术涉及交通、水利及矿山等工程技术领域，提供了一种以主动支护为理念的隧道防岩爆支护方法，包括以下步骤：在待支护隧道的设置有第一混凝土层的壁面上开设钻孔；在钻孔内设置涨壳式预应力锚杆，并控制涨壳式预应力锚杆，使其对隧道壁施加径向力，以进行主动支护；在第一混凝土层上设置钢筋网；在钢筋网的表面喷射第二混凝土层，以使得第二混凝土层将钢筋网覆盖于第一混凝土层上。该方法能够有效防止岩爆的发生和降低隧道支护施工过程安全事故的发生概率。本发明专利技术还提供了一种以上述方法建立的以主动支护为理念的隧道防岩爆支护系统，其能够有效防止岩爆的发生和降低隧道支护施工过程安全事故的发生概率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及交通、水利及矿山等工程
，具体涉及一种以主动支护为理念的隧道防岩爆支护方法及支护系统。
技术介绍
地下工程修建过程中的岩爆灾害是工程界面临的重大安全难题，截至目前，国内外对于岩爆的治理尤其是支护措施的设计大多采用被动防护的理念，所谓被动支护，即依靠支护结构自身的强度来抵御可能发生的岩爆灾害。该防治理念下的支护措施即不能及时施加洞壁径向应力，改善洞壁受力状态。同时防岩爆过程中又无法实现岩体内形变能的释放，导致防岩爆效果不佳。从地下洞室开挖后能快速改变洞室周边应力状态的目的出发，在岩爆段采用能快速施加洞壁径向应力为核心理念的主动支护型体系与方法，将起到有效防止或减弱岩爆发生的作用。截止目前，无论是交通、水利及矿山领域的地下工程中，均未提及以快速向洞壁施加径向约束力的主动防岩爆体系与方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种以主动支护为理念的隧道防岩爆支护方法，旨在改善现有的以主动支护为理念的隧道防岩爆支护方法可能存在支护过程中的安全性不佳的问题。本专利技术还提供了一种以主动支护为理念的隧道防岩爆支护系统，同样旨在改善现有的以主动支护为理念的隧道防岩爆支护方法可能存在支护过程中安全性不佳的问题。本专利技术是这样实现的：一种以主动支护为理念的隧道防岩爆支护方法，包括以下步骤：在待支护隧道的壁面喷射第一混凝土层和开设钻孔；在钻孔内设置涨壳式预应力锚杆，并控制涨壳式预应力锚杆，使其对隧道壁施加径向力，以进行主动支护；在钢筋网的表面设置第二混凝土层，以使得第二混凝土层将钢筋网覆盖于第一混凝土层上。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，在向钻孔内设置涨壳式预应力锚杆前，对钻孔进行清理。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，控制涨壳式预应力锚杆对待支护隧道壁进行主动支护，具体是指预紧涨壳式预应力锚杆的杆体以使涨壳式预应力锚杆的涨壳锚头在钻孔内涨开，旋拧涨壳式预应力锚杆的螺母直至锁紧。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，在第一混凝土层设置钢筋网是指将钢筋网挂设于涨壳式预应力锚杆裸露于钻孔外的一端。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，将钢筋网挂设于涨壳式预应力锚杆远离钻孔的一端是将钢筋网沿待支护隧道的拱顶逐渐往边墙，最后往仰拱的顺序挂设。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，还包括向涨壳式预应力锚杆内注浆。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，在钢筋网的表面设置第二混凝土层是采用喷射的方式将混凝土浆料喷射于钢筋网的表面。一种以主动支护为理念的隧道防岩爆支护系统，包括依次设置于待支护隧道的壁面的第一混凝土层、钢筋网、第二混凝土层和用于设置于待支护隧道的钻孔内的涨壳式预应力锚杆，钢筋网连接于涨壳式预应力锚杆，且第二混凝土层将钢筋网覆盖于第一混凝土层的表面。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，涨壳式预应力锚杆包括杆体、垫板、螺母和涨壳锚头，涨壳锚头设置于杆体的一端，垫板和螺母均设置于杆体远离涨壳锚头的一端，且螺母设置于垫板远离涨壳锚头的一侧。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，杆体为内部中空的结构。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过上述以主动支护为理念的隧道防岩爆支护方法，由于其采用涨壳式预应力锚杆，对隧道壁采用主动支护的方式，能够有效防止隧道岩爆的发生，同时能够降低隧道施工过程发生安全事故的概率；本专利技术提供的以主动支护为理念的隧道防岩爆支护系统，能够有效方式隧道岩爆的发生和降低隧道施工过程发生安全事故的概率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1是本专利技术实施方式提供的以主动支护为理念的隧道防岩爆支护系统的剖视图；图2是本专利技术实施方式提供的以主动支护为理念的隧道防岩爆支护系统设置于隧道壁的第一视角的剖视图；图3是本专利技术实施方式提供的以主动支护为理念的隧道防岩爆支护系统设置于隧道壁的第二视角的剖视图；图4是本专利技术实施方式中涨壳式预应力锚杆的结构示意图；图5是本专利技术实施方式提供的以主动支护为理念的隧道防岩爆支护方法的施工流程图。图标：100-以主动支护为理念的隧道防岩爆支护系统；110-第一混凝土层；120-钢筋网；130-涨壳式预应力锚杆；131-杆体；132-垫板；133-螺母；134-涨壳锚头；140-第二混凝土层；150-岩石层。具体实施方式下面通过具体的实施例并结合附图对本专利技术做进一步的详细描述。如图1和图2所示，以主动支护为理念的隧道防岩爆支护系统100包括依次设置于待支护隧道的壁面的第一混凝土层110、钢筋网120和第二混凝土层140以及设置于待支护隧道的钻孔内的涨壳式预应力锚杆130。钢筋网120挂设于涨壳式预应力锚杆130远离待支护隧道壁面的一端，第二混凝土层140将钢筋网120覆盖于第一混凝土层110的表面。该钢筋网120由待支护隧道的拱顶逐渐往边墙，最后往仰拱的顺序挂设。如图3所示，第一混凝土层110的厚度在40mm左右，且第一混凝土层110的混凝土浆料内添加有速凝剂。设置第一混凝土层110的目的是为了加固隧道壁，保证后续施工安全。需要指出的是，在本专利技术的其他实施例中，根据不同工况第一混泥土的厚度可以是在大于或等于30mm的范围内作调整。理论上来说第一混凝土层110越厚其抗压能力越好，但是由于施工具有一定难度，故第一混凝土层110的厚度在隧道拱顶处的厚度优选大于30mm。混凝土中添加速凝剂能够加快混凝土凝固的速度，若喷射的混凝土浆料内不含速凝剂，则第一混凝土层110在边墙处的厚度为70-100mm，在隧道拱顶的厚度为50-60mm；若喷射的混凝土浆料内含速凝剂，则第一混凝土层110在边墙处的厚度为50-70mm，在隧道拱顶的厚度为30-40mm。如图2所示，将第一混凝土层110设置好后，在第一混凝土层110的表面需要设置涨壳式预应力锚杆130的地方打设钻孔，钻孔贯穿第一混凝土层110深入隧道岩石层150内，将涨壳式预应力锚杆130设置于钻孔内，通过岩壁施加径向力进而对岩壁进行主动支护。如图4所示，涨壳式预应力锚杆130包括杆体131、垫板132、螺母133和涨壳锚头134，涨壳锚头134设置于杆体131的一端，垫板132和螺母133均设置于杆体131远离涨壳锚头134的一端，螺母133设置于垫板132远离涨壳锚头134的一侧，即涨壳式预应力锚杆130的结构顺序依次为涨壳锚头134、杆体131、垫板132和螺母133。杆体131为内部中空的结构。如图2和图3所示，将所有涨壳式预应力锚杆130设置完毕后，在涨壳式预应力锚杆130露出洞壁的一端挂设钢筋网120，钢筋网120由待支护隧道的拱顶逐渐往边墙，最后往仰拱的顺序挂设。构成钢筋网120的钢筋直径为6-8mm，钢筋网120的间距为20cm﹡20cm或者25cm﹡25cm，采用此尺寸范围内的钢筋网120是因为经隧道防护工程多年的发展，多次实践得出，大多数工况下此范围尺寸为较佳尺寸，从施工难度和其所能承载的强度角度出发，都是比较好的选择，但是在某些特定的工况下，钢筋网的尺寸也可在此范围以外做调整。待钢筋网120设置好后，向挂设有钢筋网120的第一混凝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以主动支护为理念的隧道防岩爆支护方法，其特征在于，包括以下步骤：在待支护隧道的壁面喷射第一混凝土层和开设钻孔；在所述钻孔内设置涨壳式预应力锚杆，并控制所述涨壳式预应力锚杆，使其对隧道壁施加径向力，以进行主动支护；在所述第一混凝土层上设置钢筋网；在所述钢筋网的表面设置第二混凝土层，以使得所述第二混凝土层将所述钢筋网覆盖于所述第一混凝土层上。

【技术特征摘要】
1.一种以主动支护为理念的隧道防岩爆支护方法，其特征在于，包括以下步骤：在待支护隧道的壁面喷射第一混凝土层和开设钻孔；在所述钻孔内设置涨壳式预应力锚杆，并控制所述涨壳式预应力锚杆，使其对隧道壁施加径向力，以进行主动支护；在所述第一混凝土层上设置钢筋网；在所述钢筋网的表面设置第二混凝土层，以使得所述第二混凝土层将所述钢筋网覆盖于所述第一混凝土层上。2.根据权利要求1所述的以主动支护为理念的隧道防岩爆支护方法，其特征在于，在向所述钻孔内设置所述涨壳式预应力锚杆前，对所述钻孔进行清理。3.根据权利要求1所述的以主动支护为理念的隧道防岩爆支护方法，其特征在于，控制所述涨壳式预应力锚杆对所述待支护隧道进行主动支护，具体是指预紧所述涨壳式预应力锚杆的杆体以使所述涨壳式预应力锚杆的涨壳锚头在所述钻孔内涨开，旋拧所述涨壳式预应力锚杆的螺母直至锁紧，对岩壁施加径向力。4.根据权利要求1所述的以主动支护为理念的隧道防岩爆支护方法，其特征在于，在所述第一混凝土层设置所述钢筋网是指将所述钢筋网挂设于所述涨壳式预应力锚杆裸露于所述钻孔外的一端。5.根据权利要求4所述的以主动支护为理念的隧道防岩爆支护方法，其特征在于，将所述钢筋网挂...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪波，莫晨聪，杨意，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51