一种膨胀湿陷混合地层隧道支护结构及其施工方法技术

本发明专利技术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。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种膨胀湿陷混合地层隧道支护结构及其施工方法


[0001]本专利技术属于隧道支护的
，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]因此，针对膨胀湿陷土层的特点，本专利技术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。

技术实现思路

[0005]本专利技术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。
[0006]本专利技术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。
[0007]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。
[0008]针对已经注浆的隧道段，则按照从下至上的顺序依次施作仰拱混凝土支模、两侧的侧面混凝土支模、顶部的拱顶混凝土支模。首先对应隧道的仰拱施作仰拱混凝土支模，然后在仰拱混凝土支模的两端对应隧道的侧墙施作侧面混凝土支模，然后在两侧的侧面混凝土支模的顶部之间对应隧道的拱顶施作拱顶混凝土支模。通过支模形成内衬支护，进而对隧道进行支撑加固，每施作一个位置的支模就对应设置加固锚杆对周边围岩进行锚固。
[0009]为了更好地实现本专利技术，进一步的，所述第一连接件包括弹性橡胶垫、顶模锚杆、侧模顶部锚杆、第一拉紧弹簧，所述弹性橡胶垫设置在第一连接缝的内部并将第一连接缝填充封堵，所述弹性橡胶垫的内部设置有相互滑动连接的顶模锚杆与侧模顶部锚杆，所述顶模锚杆远离侧模顶部锚杆的一端延伸锚固至拱顶混凝土支模的内部，所述侧模顶部锚杆远离顶模锚杆的一端延伸锚固至侧面混凝土支模的内部；所述顶模锚杆延伸至弹性橡胶垫内部的一端与侧模顶部锚杆延伸至弹性橡胶垫内部的一端之间设置有第一拉紧弹簧。
[0010]为了更好地实现本专利技术，进一步的，所述弹性橡胶垫的内部设置有第一连接套筒，所述顶模锚杆远离侧模顶部锚杆的一端延伸至第一连接套筒一端的内孔中并与内孔滑动连接，所述侧模顶部锚杆远离顶模锚杆的一端延伸至第一连接套筒另一端的内孔中并与内孔滑动连接；所述第一连接套筒的内部设置有用于连接顶模锚杆与侧模顶部锚杆的第一拉紧弹簧。
[0011]为了更好地实现本专利技术，进一步的，所述第二连接件包括弹性橡胶垫、仰拱锚杆、侧模底部锚杆、第二拉紧弹簧，所述弹性橡胶垫设置在第二连接缝的内部并将第二连接缝填充封堵，所述弹性橡胶垫的内部设置有相互滑动连接的仰拱锚杆与侧模底部锚杆，所述仰拱锚杆远离侧模底部锚杆的一端延伸锚固至仰拱混凝土支模的内部，所述侧模底部锚杆远离仰拱锚杆的一端延伸锚固至侧面混凝土支模的内部；所述仰拱锚杆延伸至弹性橡胶垫内部的一端与侧模底部锚杆延伸至弹性橡胶垫内部的一端之间设置有第二拉紧弹簧。
[0012]为了更好地实现本专利技术，进一步的，所述仰拱混凝土支模的左右两端的内部均设置有仰拱锚杆，且左右两端的仰拱锚杆之间通过加固横梁连接。
[0013]为了更好地实现本专利技术，进一步的，所述锚固部的内部设置有中央注浆腔，所述锚固部的侧壁上设置有若干与中央注浆腔连接的出浆口；所述锚固部远离围岩的一端设置有母法兰；所述注浆部靠近锚固部的一端设置有与母法兰对接的子法兰，注浆部的内部设置有与中央注浆腔连接的注浆管路。
[0014]为了更好地实现本专利技术，进一步的，所述母法兰靠近注浆部的一端上设置有锥形接口，所述子法兰靠近锚固部的一端上设置有与锥形接口配合插接的锥形凸台。
[0015]一种膨胀湿陷混合地层隧道支护结构的施工方法，基于上述膨胀湿陷混合地层隧道支护结构实现，包括以下步骤：步骤1、施作超前支护，然后进行初步开挖并在隧道的内侧施作防水层，然后在初步开挖段中安装刚性支架；步骤2、在刚性支架上沿隧道内侧轮廓安装分段注浆锚杆，分段注浆锚杆的锚固部插入围岩中，分段注浆锚杆的注浆部与排水管连接，通过锚固部的注浆孔对围顶部进行排水；排水作业完成后，通过注浆部向锚固部进行注浆作业；步骤3、注浆作业完成后，拆分锚固部与注浆部，使得锚固部存留在围岩内部；然后将刚性支架沿着隧道移动至下一开挖区域；步骤4、在已经注浆加固的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膨胀湿陷混合地层隧道支护结构，其特征在于，包括沿着隧道移动的刚性支架（1），所述刚性支架（1）与隧道的内侧面之间设置有防水层（2），所述刚性支架（1）上设置有若干分段注浆锚杆（3），所述分段注浆锚杆（3）包括延伸至围岩中并带有注浆孔的锚固部（301），所述锚固部（301）靠近刚性支架（1）的一端可拆卸设置有穿过防水层（2）与刚性支架（1）的注浆部（302）；所述刚性支架（1）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（4），所述拱顶混凝土支模（4）的左右两侧分别对应隧道的侧墙设置有侧面混凝土支模（5），两侧的侧面混凝土支模（5）的顶部之间对应隧道的仰拱设置有仰拱混凝土支模（6）；所述拱顶混凝土支模（4）与侧面混凝土支模（5）之间设置有第一连接缝（111），所述第一连接缝（111）中设置有用于连接拱顶混凝土支模（4）与侧面混凝土支模（5）的第一连接件（01）；所述侧面混凝土支模（5）与仰拱混凝土支模（6）之间设置有第二连接缝（222），所述第二连接缝（222）中设置有用于连接侧面混凝土支模（5）与仰拱混凝土支模（6）的第二连接件（02）；所述拱顶混凝土支模（4）、侧面混凝土支模（5）、仰拱混凝土支模（6）上均贯穿设置有延伸至围岩中的加固锚杆（7）。2.根据权利要求1所述的一种膨胀湿陷混合地层隧道支护结构，其特征在于，所述第一连接件（01）包括弹性橡胶垫、顶模锚杆（011）、侧模顶部锚杆（012）、第一拉紧弹簧（013），所述弹性橡胶垫设置在第一连接缝（111）的内部并将第一连接缝（111）填充封堵，所述弹性橡胶垫的内部设置有相互滑动连接的顶模锚杆（011）与侧模顶部锚杆（012），所述顶模锚杆（011）远离侧模顶部锚杆（012）的一端延伸锚固至拱顶混凝土支模（4）的内部，所述侧模顶部锚杆（012）远离顶模锚杆（011）的一端延伸锚固至侧面混凝土支模（5）的内部；所述顶模锚杆（011）延伸至弹性橡胶垫内部的一端与侧模顶部锚杆（012）延伸至弹性橡胶垫内部的一端之间设置有第一拉紧弹簧（013）。3.根据权利要求2所述的一种膨胀湿陷混合地层隧道支护结构，其特征在于，所述弹性橡胶垫的内部设置有第一连接套筒（014），所述顶模锚杆（011）远离侧模顶部锚杆（012）的一端延伸至第一连接套筒（014）一端的内孔中并与内孔滑动连接，所述侧模顶部锚杆（012）远离顶模锚杆（011）的一端延伸至第一连接套筒（014）另一端的内孔中并与内孔滑动连接；所述第一连接套筒（014）的内部设置有用于连接顶模锚杆（011）与侧模顶部锚杆（012）的第一拉紧弹簧（013）。4.根据权利要求1所述的一种膨胀湿陷混合地层隧道支护结构，其特征在于，所述第二连接件（02）包括弹性橡胶垫、仰拱锚杆（021）、侧模底部锚杆（022）、第二拉紧弹簧（023），所述弹性橡胶垫设置在第二连接缝（222）的内部并将第二连接缝（222）填充封堵，所述弹性橡胶垫的内部设置有相互滑动连接的仰拱锚杆（021）与侧模底部锚杆（022），所述仰拱锚杆（021）远离侧模底部锚杆（022）的一端延伸锚固至仰拱混凝土支模（6）的内部，所述侧模底部锚杆（022）远离仰拱锚杆（021）的一端延伸锚固至侧面混凝土支模（5）的内部；所述仰拱锚杆（021）延伸至弹性橡胶垫内部的一端与侧模底部锚杆（022）延伸至弹性橡胶垫内部的一端之间设置有第二拉紧弹簧（023）。5.根据权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭建强，张玉伟，刘昱伟，周建伟，宋战平，赵攀，林金耐，乔树勋，吕春雷，赵何明，何十美，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学中国铁建大桥工程局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：