CN109322680A - 支护衬砌与防治方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道岩体支护和防治领域，具体涉及一种支护衬砌与防治方法，其包括：呈梅花点阵布置于岩体的让压锚具，所述让压锚具与岩体之间设置有垫板，所述垫板包括交替间隔设置的多孔垫板和单孔垫板，各个垫板之间拉结有钢索。本发明在让压锚具与岩体之间，采用多孔垫板与单孔垫板交替间隔使用，多孔垫板将相邻的让压锚具整合为一个整体，加强该部位的锚固力，单孔垫板提供一定的容许变形量，并使用钢索将单孔垫板与多孔垫板连接，形成刚柔并济的支护体系，在大变形地下工程中能起到支护衬砌的作用，且由于具有容许变形的余量，该支护体系不容易失效，能够持续提供支护衬砌作用。

Description

支护衬砌与防治方法

技术领域

本发明涉及隧道岩体支护和防治领域，具体而言，涉及一种支护衬砌与防治方法。

背景技术

目前，针对隧道软岩的大变形问题，普遍采用的是强支护作被动刚性承载的设计理念与传统手段，在支护方式及工艺材料方面大多仍沿用老旧的传统模式，即初期支护采用钢筋网二次复喷砼+普通刚性砂浆锚杆+钢拱架作联合支护，二次衬砌采用模注配筋率高、厚度大的刚性钢筋砼。在此种支护的主要特点是，初支和二衬的刚度大、支护力强、造价高。

对于隧道大变形区段言，钢拱架因受压荷值过大，而产生压折扭曲或被剪错失稳，喷砼出现严重开裂和破散掉块等破坏现象，围岩形变压力会随着时间而持续增长发展，普通刚性锚杆多因不能适应围岩的过大变形而拉断失效。

因此，如何在支护岩体和容许岩体的变形之间寻求平衡，以避免支护体系失效、岩体垮塌造成安全事故，是大变形地下工程支护体系亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种支护衬砌与防治方法，用于支护大变形量的地下工程，形成刚柔并济的支护体系，解决现有技术中大变形地下工程中支护体系失效、岩体垮塌造成安全事故的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例提供一种支护衬砌与防治方法，其包括：呈梅花点阵布置于岩体的让压锚具，所述让压锚具与岩体之间设置有垫板，所述垫板包括交替间隔设置的多孔垫板和单孔垫板，各个垫板之间拉结有钢索。

本发明在让压锚具与岩体之间，采用多孔垫板与单孔垫板交替间隔使用，多孔垫板将相邻的让压锚具整合为一个整体，加强该部位的锚固力，单孔垫板提供一定的容许变形量，并使用钢索将单孔垫板与多孔垫板连接，形成刚柔并济的支护体系，在大变形地下工程中能起到支护衬砌的作用，且由于具有容许变形的余量，该支护体系不容易失效，能够持续提供支护衬砌作用。

在本发明的一种实施例中，进一步地，所述多孔垫板包括条形垫板，所述条形垫板沿长向排列有多个开孔，所述条形垫板大致垂直于开挖方向设置，所述条形垫板与所述单孔垫板沿开挖方向间隔排列。

在本发明的一种实施例中，进一步地，在张拉钢索前，先设置支承断面的钢拱架，所述钢拱架间隔设置于所述让压锚具之间。

在本发明的一种实施例中，进一步地，让压锚具设置完成后，在断面表面挂设钢丝网，所述钢丝网包括挂设于所述让压锚具之间的多片，相邻的所述钢丝网之间预留有间隔。

在本发明的一种实施例中，进一步地，将所述钢索沿所述让压锚具张拉并形成经纬网，使用拉结线将所述钢丝网边缘与所述钢索拉结固定。

在本发明的一种实施例中，进一步地，在所述钢丝网表面喷射混凝土层，且在所述钢丝网的间隔带处预留后浇槽。

在本发明的一种实施例中，进一步地，所述让压锚具露出岩体的部分设置有用于快速识别岩体变形量的标记线，当岩体变形并滑移至所述标记线处时，向后浇槽填充混凝土。

在本发明的一种实施例中，进一步地，在岩体表面设置用于支承的钢格栅。

在本发明的一种实施例中，进一步地，在钢格栅表面挂设钢丝网并喷射混凝土层。

在本发明的一种实施例中，进一步地，所述让压锚具包括内让压锚具。

本发明的有益效果包括：

本发明在让压锚具与岩体之间，采用多孔垫板与单孔垫板交替间隔使用，多孔垫板将相邻的让压锚具整合为一个整体，加强该部位的锚固力，单孔垫板提供一定的容许变形量，并使用钢索将单孔垫板与多孔垫板连接，形成刚柔并济的支护体系，在大变形地下工程中能起到支护衬砌的作用，且由于具有容许变形的余量，该支护体系不容易失效，能够持续提供支护衬砌作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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发明的某些实施例，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为本发明实施例提供的支护衬砌与防治方法流程图；

图2为本发明实施例提供的隧道断面结构示意图；

图3为本发明实施例提供的让压锚具的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的多孔垫板和单孔垫板的布置图；

图5为本发明实施例提供的钢丝网的布置图。

图6为本发明实施例提供的让压锚具的结构示意图。

图标：1-第一混凝土层；2-让压锚具；21-锚杆；22-锚套；23-承压件； 3-第二混凝土层；4-后浇槽；5-钢拱架；6-垫板；61-多孔垫板；62-单孔垫板；7-钢丝网；8-钢索；9-拉结线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，本发明的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本发明的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

一种支护衬砌与防治方法，用于支护大变形量的地下工程，在支护岩体和容许岩体形变之间设置平衡点，解决现有技术中大变形地下工程中支护体系失效、岩体垮塌造成安全事故的问题。

本实施例以隧道断面开挖及支护为例。

请参照附图1，本支护衬砌与防治方法包括预支护、第一次支护及第二次支护。

预支护：

断面开挖后，立即向断面喷射第一混凝土层1，起到即时巩固断面的效果，第一混凝土层1的厚度约5cm，如附图2所示。

第一次支护：

向岩体径向钻取锚孔，使用高压气泵吹尽锚孔内的浮灰，打入让压锚具2。

请参照附图3，让压锚具2采用梅花状点阵布置。

将垫板6套设于让压锚具2外部，请参照附图4，垫板6包括多孔垫板 61和单孔垫板62两种。垫板6的一个开孔对应一个让压锚具2。

本实施例中，多孔垫板61包括条形垫板，每个条形垫板沿长向排列有多个开孔。在其他实施例中，多孔垫板61也可以包括三角形、圆形、正方形中的一种，或者其他不规则的形状。

条形垫板大致垂直于隧道的开挖方向，多个条形垫板首尾相接，在隧道内形成如附图4所示的多孔垫板61组。

参照附图4所示，条形垫板隔排套设于让压锚具2上，单孔垫板62隔排套设于让压锚具2上，条形垫板和单孔垫板62交叉间隔设置。

固定好让压锚具2后，在隧道断面设置支承岩体的钢拱架5，请参照附图4所示，所述钢拱架5间隔设置于所述让压锚具2之间。通过设置钢拱架5能够进一步支撑岩体，防止变形，利用钢拱架5加强本发明提供的具有容许变形余量的支护体系的支撑力。

固定好钢拱架5后，如附图4所示，张拉钢索8将相邻的所述垫板6 拉结。多孔垫板61将相邻的让压锚具2整合为一个整体，加强该部位的锚固力，而在多孔垫板61旁设置单孔垫板62，并使用钢索8将单孔垫板62 与多孔垫板61连接，刚柔并济，在加强锚固力的同时，又具有一定的容许变形的余量，在大变形地下工程中能起到支护衬砌的作用，且由于具有容许变形的余量，该支护体系不容易失效，能够持续提供支护衬砌作用。

为了进一步提高柔性支护的效果，加强支护强度，让压锚具2设置完成后，在所述断面表面挂设钢丝网7，所述钢丝网7包括挂设于所述让压锚具2之间的多片，相邻的所述钢丝网7之间预留有间隔。

为了加强该支护体系的整体性，请参照附图5所示，将所述钢索8沿所述让压锚具2张拉并形成经纬网，使用拉结线9将所述钢丝网7边缘与所述钢索8拉结固定。

上述的钢索8形成的经纬网与钢丝网7可以预先加工连接为一体，制作完成后，再将一体的网、各垫板6通过拉结线9连接。

为了进一步保护岩体断面，防治岩体变形，请参照附图2所示，在所述钢丝网7表面喷射第二混凝土层3，且为了尽量避免混凝土层由于岩体大变形而发生挤压或拉伸破坏，在所述钢丝网7的间隔带处预留后浇槽4。在地下隧道中，岩体变形一般会压缩隧道口径，因此为了避免变形破坏混凝土层，上述的后浇槽4大致平行于开挖方向，当隧道变形时预留的后浇槽4 的间隙缩小，可以起到避免破坏混凝土层整体的作用，支护体系不容易发生破坏，其稳定性更高。

本发明提供的大变形地下工程的支护衬砌与防治方法，具有多次容许变形量，能够容许岩体在一定的变形情况下锚固系统不破坏，释放岩体变形的内压，并持续向岩体提供锚固力。

本发明提供的让压锚具2采用多孔垫板61与单孔垫板62交替间隔使用，多孔垫板61将相邻的让压锚具2整合为一个整体，加强该部位的锚固力，而在多孔垫板61旁设置单孔垫板62，并使用钢索8将单孔垫板62与多孔垫板61连接，刚柔并济，在加强锚固力的同时，又具有一定的容许变形的余量，在大变形地下工程中能起到支护衬砌的作用，且由于具有容许变形的余量，该支护体系不容易失效，能够持续提供支护衬砌作用。

第二次支护：

上述的第一次支护完成后，在所述岩体底部地基稳定部位设有基准点，所述岩体表面的第二混凝土层3上设置观测点，使用仪器测量观测点相对基准点的位移量。

进一步地，为了方便观测，在所述让压锚具2上设置警报装置。

所述警报装置包括设置在所述让压锚具2上的标记线。当岩体在一定时间内变形速度过快，且滑移至标记线时，则对支护体系加固，对岩体进行第二次支护。

第二次支护的具体方式可以为：向后浇槽4填充混凝土。岩体经历大变形后，其内压得到释放，岩体趋于稳定，通过向后浇槽4填充混凝土，将混凝土层胶结为一体，加强支护体系的刚度，提升支护体系的耐久性；对于岩体经历变形依然未趋于稳定的情况，能够起到加强支护体系的刚度和支护强度的作用，防治岩体变形。

第二次支护的具体方式还可以为：在岩体表面设置用于支承的钢格栅，进一步地，为了加强支护体系的刚度和支护强度，在钢格栅表面挂设第二钢丝网并喷射第三混凝土层。

本发明提供的锚固方法具有多次容许变形量，能够容许岩体在一定的变形情况下锚固系统不破坏，释放岩体变形的内压，并持续向岩体提供锚固力。

本发明提供的让压锚具2采用多孔垫板61与单孔垫板62交替间隔使用，多孔垫板61将相邻的让压锚具2整合为一个整体，加强该部位的锚固力，而在多孔垫板61旁设置单孔垫板62，并使用钢索8将单孔垫板62与多孔垫板61连接，刚柔并济，在加强锚固力的同时，又具有一定的容许变形的余量，在大变形地下工程中能起到支护衬砌的作用，且由于具有容许变形的余量，该支护体系不容易失效，能够持续提供支护衬砌作用。

可选的，上述的让压锚具2括内让压锚具和外让压锚具。本发明不对让压锚具2具体类型进行限制。本实施例中让压锚具2采用外让压锚具，在其他实施例中也可以采用内让压锚具。

参照附图3所示，上述的让压锚具2包括深入岩体锚套22和锚杆21，所述锚杆21两端伸出所述锚套22。

所述锚杆21一端伸出所述锚套22直至所述锚孔底部，所述锚杆21中空且在伸出所述锚套22至所述锚孔底部段的侧壁设有通孔。

锚杆21的另一端露出岩体，将该露出岩体的一端与高压注浆机连接，所述高压注浆机将胶结剂从所述锚杆21将胶结剂从锚杆21的通孔挤出注入所述锚孔，通过高压注浆机增加压强，将胶结剂压入锚孔周围的岩体裂隙，岩体裂隙填充完毕后，降低压强，使胶结剂填满中空的锚杆21。

通过设置中空的锚杆21，并向岩体裂隙加压注浆，将容易离散的岩体胶结，加强岩体的整体刚度，起到预防岩体变形的防治效果，并且能够加强锚杆21与深层岩体的连接，最后填满锚杆21使其硬化，加强锚固强度。

然后在锚杆21露出岩体的一端固定设置多个承压件23，向靠近岩体的承压件23施加预应力，将所述锚套22与岩体抵紧。如附图3所示，相邻的承压件23之间预留间隙，该预留的间隙根据岩体的预计变形量确定。

本实施例中，为了进一步便于安装，锚杆21露出岩体段表面设置有螺纹，所述承压件23设置有螺纹孔，所述承压件23与所述锚杆21螺纹配合，在所述锚杆21露出岩体段拧上多个所述承压件23，并将靠近岩体的所述承压件23拧紧，再沿远离岩体方向将各个所述承压件23依次压合。通过设置螺纹配合的承压件23，便于安装承压件23，且方便通过拧动来向靠近岩体的承压件23施加安装预应力，加承压件23压合后，承压件23能够进一步稳定地固定于锚杆21对应的位置，只有再岩体变形并拉伸锚杆21的情形下才有可能沿锚杆21滑移，加强了锚固力。

上述的让压锚具2在支护前期预先向岩体裂隙中加压注浆，填充岩体裂隙，将容易离散的岩体胶结，加强岩体的整体刚度，起到预防岩体变形的效果，并且能够加强锚杆21与深层岩体的连接，起到预先防治地下工程大变形的效果。其在防治变形、在支护岩体和容许岩体形变之间得到平衡的特点，解决现有技术中大变形地下工程中支护体系失效、岩体垮塌造成安全事故的问题。

可选的，上述的警报装置包括设置于一个上述的承压件23上的警报器，警报器包括感应器、控制器、警报灯，承压件23破坏时，感应器向控制器传递信号，控制器启动警报灯亮起，此时则对支护体系加固，对岩体进行第二次支护。

本发明在让压锚具2与岩体之间，采用多孔垫板61与单孔垫板62交替间隔使用，多孔垫板61将相邻的让压锚具2整合为一个整体，加强该部位的锚固力，单孔垫板62提供一定的容许变形量，并使用钢索8将单孔垫板62与多孔垫板61连接，形成刚柔并济的支护体系，在大变形地下工程中能起到支护衬砌的作用，且由于具有容许变形的余量，该支护体系不容易失效，能够持续提供支护衬砌作用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种支护衬砌与防治方法，其特征在于包括：

呈梅花点阵布置于岩体的让压锚具，所述让压锚具与岩体之间设置有垫板，所述垫板包括交替间隔设置的多孔垫板和单孔垫板，各个垫板之间拉结有钢索。

2.根据权利要求1所述的支护衬砌与防治方法，其特征在于：所述多孔垫板包括条形垫板，所述条形垫板沿长向排列有多个开孔，所述条形垫板大致垂直于开挖方向设置，所述条形垫板与所述单孔垫板沿开挖方向间隔排列。

3.根据权利要求1所述的支护衬砌与防治方法，其特征在于：在张拉钢索前，先设置支承断面的钢拱架，所述钢拱架间隔设置于所述让压锚具之间。

4.根据权利要求1所述的支护衬砌与防治方法，其特征在于：让压锚具设置完成后，在断面表面挂设钢丝网，所述钢丝网包括挂设于所述让压锚具之间的多片，相邻的所述钢丝网之间预留有间隔。

5.根据权利要求4所述的支护衬砌与防治方法，其特征在于：将所述钢索沿所述让压锚具张拉并形成经纬网，使用拉结线将所述钢丝网边缘与所述钢索拉结固定。

6.根据权利要求5所述的支护衬砌与防治方法，其特征在于：在所述钢丝网表面喷射混凝土层，且在所述钢丝网的间隔带处预留后浇槽。

7.根据权利要求6所述的支护衬砌与防治方法，其特征在于：所述让压锚具露出岩体的部分设置有用于快速识别岩体变形量的标记线，当岩体变形并滑移至所述标记线处时，向后浇槽填充混凝土。

8.根据权利要求1所述的支护衬砌与防治方法，其特征在于：在岩体表面设置用于支承的钢格栅。

9.根据权利要求8所述的支护衬砌与防治方法，其特征在于：在钢格栅表面挂设钢丝网并喷射混凝土层。

10.根据权利要求1所述的支护衬砌与防治方法，其特征在于：所述让压锚具包括内让压锚具。