一种用于充填断层注浆加固与堵水的支护结构及施工方法技术

本发明专利技术属于隧道施工技术领域。公开一种用于充填断层注浆加固与堵水的支护结构及施工方法，包括：注浆加固组件，包括若干注浆锚杆，注浆锚杆出浆端伸入断层内且位于隧道掘进方向上方，注浆锚杆出浆端周向设置有多个出浆口，注浆锚杆出浆端出浆形成结固体，若干结固体形成加固层；锚索组件，穿过断层内的加固层，且与断层两侧岩体固定；隔水层，通过注浆锚杆注射在加固层内；管棚组件，固定在隧道内壁，管棚组件用于分隔隧道内和加固层。本发明专利技术能够实现提高对断层的加固效果和隔水效果，同时降低施工成本。施工成本。施工成本。

【技术实现步骤摘要】
一种用于充填断层注浆加固与堵水的支护结构及施工方法


[0001]本专利技术属于隧道施工
，尤其涉及一种用于充填断层注浆加固与堵水的支护结构及施工方法。

技术介绍

[0002]在隧道开挖过程中会遇到断层，断层内充填有例如粉质砂土、岩石碎块、碎屑等物质，上述物质大多没有粘聚力并且含有水，在隧道开挖至断层位置时，粉质砂土和水的混合物进入隧道内，影响隧道正常施工。
[0003]现有技术中，为了解决上述问题，需要对断层处进行加固和堵水，常规的加固方式为向隧道开挖上方的断层位置注浆加固，在注浆完毕后铺设隔水结构进行隔水，但是在常规的注浆方式中，浆液由注浆锚杆出液端排出后，仅能沿断层的某个面扩散，对断层的封堵效果较差，为了保证加固效果，需要进行大量注浆，同时，为了保证隔水效果，对隔水结构要求较高，上述加固方式和隔水方式，导致施工成本较高。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种用于充填断层注浆加固与堵水的支护结构及施工方法，能够实现提高对断层的加固效果和隔水效果，同时降低施工成本。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于充填断层注浆加固与堵水的支护结构，包括：
[0006]注浆加固组件，包括若干注浆锚杆，所述注浆锚杆出浆端伸入断层内且位于隧道掘进方向上方，所述注浆锚杆出浆端周向设置有多个出浆口，所述注浆锚杆出浆端出浆形成结固体，若干所述结固体形成加固层；
[0007]锚索组件，穿过所述断层内的所述加固层，且与所述断层两侧岩体固定；/>[0008]隔水层，通过所述注浆锚杆注射在所述加固层内；
[0009]管棚组件，固定在所述隧道内壁，所述管棚组件用于分隔隧道内和所述加固层。
[0010]进一步的，所述注浆锚杆包括锚杆本体和固定在所述锚杆本体一端的锚杆头，所述锚杆本体一端位于所述隧道内壁，所述锚杆本体另一端和所述锚杆头伸入所述断层内；
[0011]所述锚杆头为内部中空的球形结构，所述出浆口为周向固定在所述锚杆头外壁的若干出浆管，所述出浆管与所述锚杆头内连通。
[0012]进一步的，所述锚杆本体内设置有封堵胶囊，所述封堵胶囊通入所述锚杆头内，所述出浆管的进浆端直径小于所述封堵胶囊直径，所述封堵胶囊用于封堵排出浆液的所述出浆管的进浆端。
[0013]进一步的，所述锚索组件包括至少一根预应力锚索，所述预应力锚索的一端固定在所述隧道内壁，所述预应力锚索的另一端穿过所述加固层与所述岩体固定。
[0014]进一步的，所述注浆锚杆向所述加固层内注射丙烯酸环氧树脂化学浆液形成所述隔水层，所述隔水层厚度小于所述加固层厚度。
[0015]进一步的，所述管棚组件包括至少两层超前管棚层，相邻的所述超前管棚层之间设置有间隙，相邻的位于下方的超前管棚层的前端凸出位于上方的超前管棚层的前端，所述超前管棚层的前端方向为所述隧道掘进方向。
[0016]一种用于充填断层注浆加固与堵水的施工方法，用于施工用于充填断层注浆加固与堵水的支护结构，施工步骤包括：
[0017]S1、施工加固层：向断层内送入若干注浆锚杆，向注浆锚杆注浆在断层内形成结固体；
[0018]施工锚索组件：向隧道内壁安装锚索组件一端，将锚索组件另一端与断层另一侧岩石固定并施加预应力；
[0019]施工隔水层：向注浆锚杆注射隔水材料在断层内形成隔水层；
[0020]施工管棚组件：向隧道内壁施工管棚组件，管棚组件穿过断层并支撑加固层；
[0021]S2、隧道开挖：向断层方向开挖隧道并穿过断层。
[0022]进一步的，步骤S1中，施工加固层时，所述注浆锚杆向所述断层内注浆预定时间后，向所述锚杆本体内送入封堵胶囊。
[0023]进一步的，步骤S1中，施工加固层时，所述锚杆头外的所述结固体为球形结构，所述结固体和所述锚杆头固定在所述断层内。
[0024]进一步的，步骤S1中，施工隔水层时，将所述注浆锚杆内的水泥浆液替换为隔水材料。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
[0026]1.通过对注浆锚杆的出浆端设计，由注浆锚杆出浆端排出的浆液不会沿断层的某个面扩散，而是在注浆锚杆出浆端周围凝固形成结固体，多个结固体配合在断层内形成加固层，对断层进行有效加固。
[0027]2.利用注浆锚杆向断层内注射隔水材料形成隔水层，可对断层内的水进行有效阻隔，隔水层与加固层配合，对断层进行隔水和加固。
附图说明
[0028]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0029]图1为支护结构的结构示意图；
[0030]图2为注浆锚杆与结固体连接关系的结构示意图；
[0031]图3为封堵胶囊封堵出浆管状态的结构示意图；
[0032]图4为多个超前管棚层位置关系的结构示意图；
[0033]图5为实施例2的结构示意图；
[0034]图6为实施例3的立体图；
[0035]其中，1
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注浆锚杆，101
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锚杆本体，102
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锚杆头，103
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出浆管，104
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弹片，2
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断层，3
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隧道，4
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结固体，5
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加固层，6
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隔水层，7
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封堵胶囊，8
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预应力锚索，9
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岩体，10
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超前管棚层。
具体实施方式
[0036]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0037]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0038]实施例1
[0039]参照图1
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图4，本专利技术提供一种用于充填断层注浆加固与堵水的支护结构，包括：注浆加固组件，包括若干注浆锚杆1，注浆锚杆1出浆端伸入断层2内且位于隧道3掘进方向上方，注浆锚杆1出浆端周向设置有多个出浆口，注浆锚杆1出浆端出浆形成结固体4，若干结固体4形成加固层5。
[0040]现有技术中，对断层2进行注浆时，由于注浆锚杆1上仅存在有少量的出浆口，因此在压力作用下，浆液在断层2内沿某个面扩散，为了保证加固效果，需要在断层2内进行大量注浆，导致注浆成本的提高。而在本技术方案中，在注浆锚杆1的出浆端上周向设置多个出浆口，浆液由多个出浆口排出并向不同方向运动，浆液在注浆锚杆1的端头周围聚集凝固，形成一个结固体4，通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于充填断层注浆加固与堵水的支护结构，其特征在于：包括：注浆加固组件，包括若干注浆锚杆(1)，所述注浆锚杆(1)出浆端伸入断层(2)内且位于隧道(3)掘进方向上方，所述注浆锚杆(1)出浆端周向设置有多个出浆口，所述注浆锚杆(1)出浆端出浆形成结固体(4)，若干所述结固体(4)形成加固层(5)；锚索组件，穿过所述断层(2)内的所述加固层(5)，且与所述断层(2)两侧岩体(9)固定；隔水层(6)，通过所述注浆锚杆(1)注射在所述加固层(5)内；管棚组件，固定在所述隧道(3)内壁，所述管棚组件用于分隔隧道(3)内和所述加固层(5)。2.根据权利要求1所述的用于充填断层注浆加固与堵水的支护结构，其特征在于：所述注浆锚杆(1)包括锚杆本体(101)和固定在所述锚杆本体(101)一端的锚杆头(102)，所述锚杆本体(101)一端位于所述隧道(3)内壁，所述锚杆本体(101)另一端和所述锚杆头(102)伸入所述断层(2)内；所述锚杆头(102)为内部中空的球形结构，所述出浆口为周向固定在所述锚杆头(102)外壁的若干出浆管(103)，所述出浆管(103)与所述锚杆头(102)内连通。3.根据权利要求2所述的用于充填断层注浆加固与堵水的支护结构，其特征在于：所述锚杆本体(101)内设置有封堵胶囊(7)，所述封堵胶囊(7)通入所述锚杆头(102)内，所述出浆管(103)的进浆端直径小于所述封堵胶囊(7)直径，所述封堵胶囊(7)用于封堵排出浆液的所述出浆管(103)的进浆端。4.根据权利要求1所述的用于充填断层注浆加固与堵水的支护结构，其特征在于：所述锚索组件包括至少一根预应力锚索(8)，所述预应力锚索(8)的一端固定在所述隧道(3)内壁，所述预应力锚索(8)的另一端穿过所述加固层(5)与所述岩体(9)固定。5.根据权利要求1所述的用于充填断层注浆加固与堵水的支护结构，其特征在于：所述注浆锚杆(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘日成，朱欣杰，李梓菡，乔伟，解经宇，胡明慧，王晓琳，谭彤，尹逊土，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：