CN109931077B - 用于隧道修复的支护系统及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道修复技术领域，公开了一种用于隧道修复的支护系统，包括金属支架、棚梁装置、补打金属网、膜袋装置、锚固装置和预埋注浆管。金属支架、棚梁装置和补打金属网从内到外对膜袋装置和隧道围岩形成支撑，膜袋装置用于注入浆液填充补打金属网与隧道断面围岩之间间隙，锚固装置将浆液的凝块固定在隧道围岩上，预埋注浆管铺设在膜袋装置与围岩壁之间。具有支撑牢靠，修复及时，与隧道围岩配合紧密的优点。本发明还提供了该支护系统的施工方法，包括铺设预埋注浆管、安装支撑及填充装置、膜袋注浆、预锚固支护、预埋注浆管注浆、锚固支护和后续处理及验收等步骤，能够使本发明的支护系统对被修复的隧道形成长期稳定的支护。

Description

用于隧道修复的支护系统及其施工方法

技术领域

本发明涉及隧道修复技术领域，具体地涉及一种用于隧道修复的支护系统。本发明还涉及该支护系统的施工方法。

背景技术

随着我国对地铁、公路、水电、矿山等各类隧道的大规模建设，隧道施工已广泛涉猎到海底、软弱岩层、构造断层破碎带等复杂地质领域。这些地质条件下的隧道易出现围岩变形大，甚至发生坍塌等安全事故，给围岩稳定性控制提出更为严格、高标准的支护技术挑战，这也是保障公众和参建人员的生命安全、以及机械设备财产安全的先决条件。目前，当复杂地段隧道遭遇各类冒顶、片帮等工程事故时，现场主要采用以下两种修复断面技术手段：其一，对于出现大面积空洞情况：首先采用编织袋装满石头或沙子，借助单体支柱或可塑性金属支架将其逐袋填满空洞区域，接着用棚梁支撑，支护结构间作用力传递性差，修复后的断面不完整，且极不稳定；其二，对于小范围冒落或片帮情况：遇到软弱破碎围岩则直接采用“木垛+单体支柱(金属支架)”相结合的处理方式，或遇到完整岩体时，则补打锚杆或锚索。但这两种方式极易造成附近断面支护结构失效而应力集中，影响围岩的整体稳定性；从隧道修复时间来看，现场围岩瞬时破坏后，传统修复隧道断面施工时间较长，加剧不稳定因素，且在施工过程中存在不确定潜在冒落或片帮岩块，危险系数大；从修复围岩的后期变形情况来看，大多修复断面依然会产生严重的局部变形，难以保持原设计断面形状，进而不满足工程安全运营的最小尺寸要求。传统修复隧道断面技术，修复速度慢、效率低，作业也较为粗糙，修复后断面参数不达标，且返修次数增多，不但大大增加返修隧道支护的成本，还给后续隧道施工和运营埋下了安全隐患。

综上，尽管现有修复隧道围岩的技术手段能一定程度上解决现场一些问题，但不管是从维护时间上，还是从施工工艺上均没有形成系统性、整体性承载，工作支护阻力有限，且反复恶性循环造成维修成本增加，难以保证此类特殊地质区域段隧道的长期稳定。为了解决以上修复隧道的技术缺陷，需要一种能提供高阻支护力和初撑力且能一次性的、及时的修复复杂地段隧道断面的支护系统及其施工方法，以保障修复质量，达到长期稳定的修复效果。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前缺少能够稳定有效地用于复杂地段隧道修复的支护系统问题，提供一种用于隧道修复的支护系统，该系统采用联合支护方式，实现了对损坏隧道围岩断面的整体修复，能够维持其后期的长期稳定与安全。本发明的施工方法，安全、及时、施工效率高，能够保证本发明的支护系统的整体支护效果和安全稳定性。

为达到上述目的，本发明一方面提供一种用于隧道修复的支护系统，包括金属支架、棚梁装置、补打金属网、膜袋装置、锚固装置和预埋注浆管；所述金属支架适于从隧道内部对隧道围岩形成支撑，所述棚梁装置安装在相邻的所述金属支架上，形成对所述隧道围岩的支撑，所述补打金属网安装在所述棚梁装置的外侧，所述膜袋装置安装在所述补打金属网与所述隧道围岩之间，其内部适于注入浆液，以填充所述隧道围岩的垮落区域，所述锚固装置连接所述棚梁装置与所述隧道围岩，并将所述浆液凝固形成的注浆体固定在所述隧道围岩上；所述预埋注浆管铺设于所述隧道围岩垮落区域的围岩壁上，以注入速凝浆液填充所述注浆体与所述围岩壁之间的间隙。

优选地，所述金属支架具有与隧道断面相适应的形状。通过该优选技术方案，所述金属支架与所述隧道断面的围岩更加贴合，能够对周边的围岩提供更好的支护作用。

优选地，所述棚梁装置包括多个槽钢梁，所述槽钢梁上设置有用于固定所述锚固装置的锚孔和与所述金属支架相配合的切槽。在该优选技术方案中，所述槽钢梁成本低廉，承载力大。通过所述锚孔，所述锚固装置能够更方便的连接到所述槽钢梁上。通过所述切槽，所述槽钢梁与所述金属支架的连接更加便捷，连接的稳定性也更高。

优选地，所述膜袋装置包括膜袋、预设注浆管、注浆开关和管塞；所述膜袋由弹性材料成型，其适于形成密闭的浆液容纳空间；所述预设注浆管贯穿所述膜袋，其位于所述膜袋内的管壁上开设有多个注浆孔；所述管塞的长度等于所述预设注浆管的长度，外径等于所述预设注浆管的内径；所述注浆开关设置于所述膜袋上所述预设注浆管贯穿处，适于封闭所述预设注浆管。通过该优选技术方案，通过所述预设注浆管能够向所述膜袋中注入快凝浆液，所述预设注浆管管壁上的所述注浆孔能够提高注浆效率，防止注浆过程中浆液凝固结块影响固结强度。所述管塞能够防止浆体溢流或倒流出所述预设注浆管，并保证浆液凝固后所述预设注浆管内没有浆液凝块，以方便所述锚固装置通过所述预设注浆管对浆液凝块进行固定。所述注浆开关用于封闭装入所述管塞的所述预设注浆管，增加浆体凝固时间，保证浆体形成足够强度的块体。

进一步地，所述预设注浆管为圆形PE(聚乙烯)塑料管，所述注浆开关适于相对于所述预设注浆管轴向移动；所述注浆孔为等距离设置的圆形孔。通过该优选技术方案，所述预设注浆管能够通过与所述注浆开关之间的相对移动来调节其位于所述膜袋内的长度。在通过所述预设注浆管注浆时，浆液能够均匀快速地通过所述PE塑料管壁上的圆孔注入所述膜袋，圆形PE塑料管的加工和所述注浆孔的开设较为方便。

优选地，所述锚固装置包括交替排列的深部锚固装置和浅部锚固装置；所述深部锚固装置为长度4-10米的锚杆或者锚索，所述浅部锚固装置为长度1-3米的锚杆。在该优选技术方案中，所述深部锚固装置能够从所述隧道围岩的深层对所述注浆体和围岩壁形成高强度支护；所述浅部锚固装置对注浆体和围岩壁形成一定表面密度的支护，一方面能够在围岩的表层形成较为均匀的支护应力，防止围岩表层的损坏，另一方面能够减轻过多的深层锚固孔对深部围岩结构的破坏。

优选地，所述的预埋注浆管呈矩形或菱形网状铺设，交叉处用四通管联通或直接搭接，管壁上设有等距圆孔；所述预埋注浆管的一个或数个端部穿出所述膜袋装置的区域形成注浆口，其余的端部封闭。通过该优选技术方案，通过所述注浆口注入的混凝土浆液能够迅速地到达整个预埋注浆管区域，占居所述注浆体与所述隧道围岩垮落区域之间的间隙，将所述注浆体与围岩壁凝结为一个整体。

本发明另一方面提供了一种用于隧道修复的支护系统的施工方法，包括如下步骤：S1、铺设预埋注浆管：清理隧道围岩的垮落岩体、破损的支护结构体，在垮落区域的岩壁上铺设预埋注浆管；S2、安装支撑及填充装置：在隧道内安装金属支架、正对隧道围岩的垮落区域架设棚梁装置、铺设补打金属网，在补打金属网外侧隧道围岩的垮落区域安装膜袋装置；S3、膜袋注浆：向膜袋装置中注入浆液，使得膜袋装置中的浆液填充补打金属网与围岩壁之间的间隙；S4、预锚固支护：待膜袋装置中的浆体凝固形成注浆体后，透过所述注浆体在隧道围岩上打锚固孔，安装锚固装置进行预锚固支护；S5、预埋注浆管注浆：通过预埋注浆管注入浆液，填充膜袋装置与隧道围岩垮落区域之间的间隙；S6、二次锚固加强支护：依据设计参数，透过注浆体在隧道围岩上打若干锚固孔，分别安装锚固装置进行加强支护；S7、后续处理及工程验收：在支护结构表面喷射混凝土，检查隧道围岩(12)垮落部位的修复情况，完成验收工作。

优选地，在步骤S3中，先调节注浆开关在预设注浆管上的位置，使得预设注浆管的顶端与膜袋的另一侧壁相接触；再通过预设注浆管向膜袋中注入浆液；注浆完成后，将管塞塞入预设注浆管内，关闭注浆开关。在该优选技术方案中，预设注浆管从膜袋一侧进入膜袋，直达膜袋的另一侧壁，浆液凝固后，预设注浆管能够贯穿整个注浆体，方便锚固装置的通过。注浆完成后，将管塞塞入预设注浆管内一方面能够防止浆体从预设注浆管中溢流或倒流，另一方面保证预设注浆管内没有浆液，在浆液凝固后，注浆体内的预设注浆管中形成一个中空的通道，便于后续的预锚固操作。关闭注浆开关能够封闭装入管塞后的预设注浆管，保证浆液在膜袋内逐渐凝固，形成足够强度的注浆体。

进一步优选地，在步骤S4中，打开注浆开关，拨出管塞，通过预设注浆管透过注浆体在隧道围岩上打锚固孔，安装锚固装置进行预锚固支护。在该优选技术方案中，通过预设注浆管透过注浆体在隧道围岩上打锚固孔，避免了在凝固早期在注浆体上进行打孔作业，影响注浆体的固结强度，甚至导致注浆体开裂。

优选地，在步骤S4中，安装深部锚固装置进行预锚固支护；在步骤S6中，交替排列安装深部锚固装置和浅部锚固装置进行锚固支护，深部锚固装置的安装间距为浅部锚固装置的安装间距的2倍。该优选技术方案中，深部锚固装置锚固深度深，能够为隧道围岩和注浆体提供足够的支护强度；浅部锚固装置能够对隧道围岩表层和注浆体形成足够的支护密度，二者协同保证隧道围岩的牢固和稳定。

通过上述技术方案，本发明的用于隧道修复的支护系统采用了包含金属支架支护、围岩注浆加固和锚带网索支护三种支护形式的联合支护方式，三种支护形式相互协作：所述金属支架、棚梁装置和补打金属网构成了对隧道断面围岩的金属支架支护；所述膜袋装置和预埋注浆管构成的围岩注浆加固装置，形成了在金属支架支护基础上的围岩注浆加固支护，并将金属支架支护装置和隧道围岩固结成一个整体；所述锚固装置穿过注浆层连接在作为金属支架支护装置的所述棚梁装置上，对金属支架支护装置围岩注浆层和隧道断面围岩形成整体锚固，共同组成一个整体支护系统，保证隧道围岩的长期稳定。

本发明的用于隧道修复的支护系统的施工方法，采用本发明的用于隧道修复的支护系统进行施工作业，施工过程科学严谨，将本发明的用于隧道修复的支护系统的各个部件较好地结合起来，实现了各个支护装置的整体承载，保证被修复隧道围岩的长期稳定。

附图说明

图1是本发明的支护系统一个实施例的隧道断面示意图；

图2是本发明的支护系统一个实施例的隧道走向方位示意图；

图3是本发明的支护系统一个实施例的俯视方位示意图；

图4是本发明的支护系统一个实施例中金属支架示意图；

图5是本发明的支护系统一个实施例中槽钢梁示意图；

图6是本发明的支护系统一个实施例中膜袋装置示意图；

图7是本发明的施工方法一个实施例的流程图。

附图标记说明

1 深部锚固装置 2 浅部锚固装置

3 膜袋装置 301 膜袋

302 注浆孔 303 预设注浆管

304 注浆开关 305 管塞

4 预埋注浆管 5 注浆体

6 补打金属网 7 金属支架

701 托板 702 卡揽

8 混凝土层 9 原支护锚杆

10 棚梁结构 1001 锚孔

1002 切槽 11 连接板

12 隧道围岩

具体实施方式

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是所描述的装置或部件在实际使用状态时的方位或位置关系。方位词“内侧、外侧”是相对于隧道断面中心而言，所描述的装置或部件靠近隧道断面中心的一侧为“内侧”，远离隧道断面中心的一侧为“外侧”。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，需要修复的隧道内残存的混凝土层8支护在隧道围岩12内侧，原支护锚杆9安装在隧道围岩12中，对混凝土层8形成锚固。本发明的用于隧道修复的支护系统的一些实施例包括金属支架7、棚梁装置10、补打金属网6、膜袋装置3、锚固装置和预埋注浆管4。金属支架7可以由U型钢、工字钢或槽钢制成，设置在隧道内混凝土层8的内侧，对隧道围岩12形成支撑。根据隧道垮落区域的长短，金属支架7可设置多个。如图2所示，棚梁装置10可以由槽钢，工字钢、钢板或者钢带制成，安装在相邻的两个金属支架7之间、正对隧道围岩12垮落区域的部位，形成对垮落区域的支撑。如图3所示，棚梁装置10可以设置多个，两端分别固定在金属支架7上。如图2所示，补打金属网6安装在棚梁装置10的外侧，以对膜袋装置3提供支撑。膜袋装置3安装在补打金属网型6与隧道围岩12的垮落区域之间，是由软性弹性材料制成的袋状装置，其内部可以注入混凝土浆液，以保证混凝土浆液位于隧道围岩垮落后所形成的缺损部位内。由于膜袋装置3具有较大的弹性，在以一定的压力注入混凝土浆液后，膜袋装置3在混凝土浆液的压力下充盈，并与垮落后新形成的围岩壁相贴合，固结成与隧道垮落后所形成的缺损部位的形状相一致的注浆体5，能够对隧道围岩12形成更好的支护。在隧道围岩12垮落范围和/或缺损岩体量较大时，可以同时使用多个膜袋装置3，以保证充分填充缺损部位。锚固装置的一端通过锚固孔固定在隧道围岩12中，另一端穿过膜袋装置3、补打金属网6和棚梁装置10相连接，将金属支架7、棚梁装置10、浆液体5和隧道围岩12连接为一体，形成对隧道围岩12的整体支护。预埋注浆管4铺设于隧道围岩12垮落区域的围岩壁上，通过预埋注浆管4能够注入混凝土浆液，填充膜袋装置3中混凝土浆液凝固后与围岩壁之间的间隙，使其形成完整块体。

在本发明的用于隧道修复的支护系统的一些实施例中，根据隧道断面的形状不同，金属支架7可以加工成不同的形状。金属支架7的形状可以是如图4所示的拱形顶支架，还可以是矩形支架、梯形支架或者圆形拱支架，以使得金属支架7与隧道围岩壁之间能够更好地相配合。金属支架7的下部还可以设置可伸缩机构或者使用附加垫板，以调整金属支架7的高度，方便金属支架7外侧与其相连接的其他部件的安装。如图4所示，金属支架7的下端设置有托板701，以提高隧道地面对金属支架的支撑的稳定性。金属支架7与棚梁装置10之间通过卡揽702相连接。

在本发明的用于隧道修复的支护系统的一些实施例中，棚梁装置10为槽钢梁，如图5所示，槽钢梁的两端各设置一个切槽1002，切槽1002用于和金属支架7相配合；两个切槽1002之间设置有多个锚孔1001，锚孔1001用于和锚固装置相连接。可以一个锚固装置与一个锚孔1001相连接，也可以如图3所示，在棚梁装置10之间设置有连接板11，连接板11上设置有多个连接孔，锚固装置穿过连接孔与锚孔1001相连接，或者直接连接到连接孔上，通过连接板11间接与锚孔1001相连接。通过连接板11相连接的方式中，连接板11还能够将数个槽钢梁连接成一个整体，起到整体受力的作用，增强锚固的稳定性。

在本发明的用于隧道修复的支护系统的一些实施例中，如图6所示，膜袋装置3包括膜袋301、预设注浆管303、注浆开关304和管塞305。膜袋301由弹性材料加工而成，形成密闭的浆液容纳空间，在注入浆液后，膜袋装置3可在浆液压力下膨胀和变形，充分填充周边的空隙。膜袋301上设置有注浆开关304，预设注浆管303穿过注浆开关304进入膜袋301内，其位于膜袋301内的管壁上开设有多个注浆孔302。管塞305由软木或者泡沫材料制成，其长度与预设注浆管303的长度相等，其外径等于预设注浆管303的内径。管塞305能够塞入预设注浆管303中，防止膜袋301内的浆液溢出或者倒流。注浆开关304能够封闭预设注浆管303的端部，防止管塞305在浆液的压力作用下滑出预设注浆管303。

在本发明的用于隧道修复的支护系统的一些实施例中，预设注浆管303为由聚乙烯材料制成的圆形塑料管，且注浆开关304能够沿该塑料管的径向移动，使得圆形塑料管位于膜袋301内的端部与注浆开关304相对一侧的膜袋301壁形成封闭结构。圆形塑料管位于注浆开关304外的部分能够被切断，形成注浆开关304能够封闭的端部。注浆开关304封闭预设注浆管303端部的方式可以是挡板封闭，也可以是密封胶皮管封闭。注浆孔302为在圆形塑料管管壁上开设于的多个等距离圆形孔，以利于浆液均匀快速注入膜袋301内。

在本发明的用于隧道修复的支护系统的一些实施例中，锚固装置包括交替排列的深部锚固装置1和浅部锚固装置2，深部锚固装置1为长度4-10米的锚杆或者锚索，其长度较长，能够锚固于隧道围岩12的深部，为金属支架7、棚梁装置10和注浆体5提供大的锚固力。浅部锚固装置2为长度1-3米的锚杆，其长度较短，锚固于隧道围岩12的较浅的部位，为金属支架7、棚梁装置10和注浆体5提供较为均匀的整体的锚固力，同时能够避免隧道围岩12深部的锚固孔过多，影响隧道围岩12的岩层稳定性。

在本发明的用于隧道修复的支护系统的一些实施例中，如图3所示，预埋注浆管4使用圆形塑料管，以矩形网状铺设于隧道围岩12垮落区域的围岩壁上，也可以以菱形网状铺设。管壁上设有等距圆孔。预埋注浆管4的交叉处可以用四通管相互联通，也可以通过相对开设在管壁上的缺口直接搭接在一起，形成相互连接的注浆管道。预埋注浆管4的一个或数个端部沿围岩壁穿出膜袋装置3所在的区域形成注浆口，其余的端部封闭。

如图7所示，本发明的用于隧道修复的支护系统的施工方法的一些实施例包括如下步骤：

S1、铺设预埋注浆管：清理隧道底板上的垮落岩体，铲除隧道围岩12垮落区域已经松动的岩体、破损的支护结构体，将预埋注浆管4搭接成网状，用土钉、铁丝固定在垮落区域裸露的岩面上，数个预埋注浆管4的端部沿隧道围岩12岩面离开垮落区域作为注浆口，其余端部封闭。

S2、安装支撑及填充装置：根据隧道中隧道围岩12的垮落范围的大小，安装数个金属支架7。根据垮落位置将棚梁装置10的两端固定在相邻的两个金属支架7外侧的相应部位。在棚梁装置10的外侧铺设补打金属网6，使得补打金属网6完全覆盖隧道围岩12的垮落区域。根据垮落区域的大小和垮落岩体量的多少在补打金属网6的外侧安装一个或数个膜袋装置3。调整金属支架7下部的支撑部位，或在托板701的下方添加垫板，使得金属支架7贴近隧道围岩12，补打金属网6贴近隧道围岩12的垮落区域，膜袋装置3位于垮落区域内。

S3、膜袋注浆：在膜袋装置3中注入快凝高强混凝土浆液，在膜袋装置3膨胀变形，充满补打金属网6与垮落区域岩面之间的间隙后停止注浆，封闭注浆口。

S4、预锚固支护：待膜袋装置3中的浆液凝固形成的注浆体5达到满足施工所需的固结强度后，透过注浆体5在隧道围岩12上打锚固孔，在锚固孔中安装锚固装置，对棚梁装置10和注浆体5进行预锚固支护，保持注浆体5的基本稳定。

S5、预埋注浆管注浆：通过预埋注浆管4注入混凝土浆液，使得混凝土浆液填充膜袋装置3与垮落区域围岩壁之间残存的缝隙，以将注浆体5和垮落区域围岩壁浇固在一起。

S6、二次锚固加强支护：依据设计参数，透过所述凝块在围岩壁上打若干锚固孔，分别安装所述锚固装置进行加强支护；

S7、后续处理及工程验收：在支护结构表面喷射混凝土，将支护结构体包裹在混凝土中，一方面防止支护结构的金属材料暴露在空气中产生锈蚀，另一方面能够使支护结构与隧道围岩(12)凝结为一个整体，增加支护强度。同时，还能使得经修复的隧道围岩(12)的表面更加光滑，美观。检查隧道围岩(12)垮落部位的修复情况，完成工程验收工作。

在本发明的用于隧道修复的支护系统的施工方法的一些实施例中，在步骤S3中，在注浆前先调节注浆开关304在预设注浆管303上的位置，使得预设注浆管303的顶端靠紧膜袋301的另一侧壁，使得膜袋301的另一侧壁紧贴在隧道围岩12垮落区域岩面上，用刀具切除预设注浆管303位于注浆开关304外的多余的部分，再通过预设注浆管303向膜袋301中注入浆液。注浆完成后，将管塞305塞入预设注浆管303内，排出预设注浆管303内的混凝土浆液。关闭注浆开关304，以封堵住预设注浆管303的注浆端，防止管塞305滑脱。

在本发明的用于隧道修复的支护系统的施工方法的一些实施例中，在所述步骤S4中，打开注浆开关304，拨出管塞305，因管塞305是由质地较软的材料制成，在管塞305不易拨出时，也可较容易地破坏管塞305。通过预设注浆管303透过注浆体5在隧道围岩12上打锚固孔，安装锚固装置进行预锚固支护。

在本发明的用于隧道修复的支护系统的施工方法的一些实施例中，在步骤S4中，安装深部锚固装置1进行预锚固支护。在步骤S6中，交替排列安装深部锚固装置1和浅部锚固装置2进行二次锚固加强支护。深部锚固装置1的安装间距为浅部锚固装置2的安装间距的2倍。深部锚固装置1穿过连接板11上的连接孔与棚梁装置10上的锚孔1001相连接，浅部锚固装置2一部分穿过连接板11上的连接孔与棚梁装置10上的锚孔1001相连接，另一部分直接与连接板11上的连接孔相连接。

综上，本发明的用于隧道修复的支护系统，采用了金属支架支护、围岩注浆加固和锚固支护相结合的联合支护方式，金属支架7、棚梁装置10等构成了对隧道围岩12的金属支架支护。膜袋装置3和预埋注浆管4构成的围岩注浆装置，能够注入浆液对隧道围岩12进行注浆加固，并能将锚固装置、金属支架7、棚梁装置10和补打金属网6与隧道围岩12凝结成一个整体。锚固装置形成对隧道围岩12锚固支护，并将金属支架7、棚梁装置10、补打金属网6、注浆体5和隧道围岩12锚固在一起，实现了对隧道断面的整体承载，具有安装及时、结构简单、承载力强及稳定性高的优点。

本发明的用于隧道修复的支护系统的优选实施方式中，金属支架7的不同的形状能够适应不同类型隧道断面。棚梁装置10采用带有锚孔1001和切槽1002的槽钢梁能够方便、牢固地与锚固装置和金属支架7相连接，增加了系统的可操作性和稳定性。膜袋装置3中预设注浆管303上设置的多个注浆孔302能够快速均匀地注浆，能够防止注浆过程中浆液凝固结块影响结固强度，预设注浆管303与注浆开关304的可移动结构能够保证预设注浆管303能够贯穿整个注浆体5，方便锚固装置的通过，并保证注浆体5的强度。深部锚固装置1和浅部锚固装置2的交替设置在保证锚固强度的同时，保证了隧道围岩12浅部受力的均匀性和岩层结构的稳定性，保证了隧道围岩12的长期稳定。

本发明的用于隧道修复的支护系统的施工方法，方便本发明的用于隧道修复的支护系统的构建，能够更好地将支护系统的各个部件稳定有效地结合在一起，保证支护系统的整体支护效果。

本发明的用于隧道修复的支护系统及其施工方法，除了能够适用于隧道围岩顶部发生垮落后的修复，还能应用于各种形状的隧道侧壁发生片帮情况下的修复。

在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”意指结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，其示意性表述不必须针对的是相同的实施例。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于隧道修复的支护系统，其特征在于，包括金属支架(7)、棚梁装置(10)、补打金属网(6)、膜袋装置(3)、锚固装置和预埋注浆管(4)；

所述金属支架(7)适于从隧道内部对隧道围岩(12)形成支撑，以使得所述金属支架(7)具有与隧道断面相适应的形状；所述棚梁装置(10)安装在相邻的所述金属支架(7)上，形成对所述隧道围岩(12)的支撑；所述补打金属网(6)安装在所述棚梁装置(10)的外侧，且所述补打金属网(6)贴近所述隧道围岩(12)的垮落区域；所述膜袋装置(3)安装在所述补打金属网(6)与所述隧道围岩(12)之间，其内部适于注入浆液，以填充所述隧道围岩(12)的垮落区域；所述锚固装置穿过膜袋装置(3)和补打金属网(6)分别连接所述棚梁装置(10)与所述隧道围岩(12)，以将所述浆液凝固形成的注浆体(5)固定在所述隧道围岩(12)上；所述预埋注浆管(4)铺设于所述隧道围岩(12)垮落区域的围岩壁上，以注入速凝浆液填充所述注浆体(5)与所述围岩壁之间的间隙。

2.根据权利要求1所述的用于隧道修复的支护系统，其特征在于，所述棚梁装置(10)包括多个槽钢梁，所述槽钢梁上设置有用于固定所述锚固装置的锚孔(1001)和与所述金属支架(7)相配合的切槽(1002)。

3.根据权利要求1所述的用于隧道修复的支护系统，其特征在于，所述膜袋装置(3)包括膜袋(301)、预设注浆管(303)、注浆开关(304)和管塞(305)；所述膜袋(301)由弹性材料成型，其适于形成密闭的浆液容纳空间；所述预设注浆管(303)贯穿所述膜袋(301)，其位于所述膜袋(301)内的管壁上开设有多个注浆孔(302)；所述管塞(305)的长度等于所述预设注浆管(303)的长度，外径等于所述预设注浆管(303)的内径；所述注浆开关(304)设置于所述膜袋(301)上所述预设注浆管(303)贯穿处，适于封闭所述预设注浆管(303)。

4.根据权利要求3所述的用于隧道修复的支护系统，其特征在于，所述预设注浆管(303)为圆形PE塑料管；所述注浆开关(304)适于相对于所述预设注浆管(303)轴向移动；所述注浆孔(302)为等距离设置的圆形孔。

5.根据权利要求1所述的用于隧道修复的支护系统，其特征在于，所述锚固装置包括交替排列的深部锚固装置(1)和浅部锚固装置(2)；所述深部锚固装置(1)为长度4-10米的锚杆或者锚索，所述浅部锚固装置(2)为长度1-3米的锚杆。

6.根据权利要求1所述的用于隧道修复的支护系统，其特征在于，所述预埋注浆管(4)呈矩形或菱形网状铺设，交叉处用四通管联通或直接搭接，管壁上设有等距圆孔；所述预埋注浆管(4)的一个或数个端部穿出所述膜袋装置(3)的区域形成注浆口，其余的端部封闭。

7.一种用于隧道修复的支护系统的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、铺设预埋注浆管：清理隧道围岩(12)的垮落岩体、破损的支护结构体，在垮落区域的岩壁上铺设预埋注浆管(4)；

S2、安装支撑及填充装置：在隧道内安装金属支架(7)，正对隧道围岩(12)的垮落区域架设棚梁装置(10)、铺设补打金属网(6)，在补打金属网(6)外侧隧道围岩(12)的垮落区域安装膜袋装置(3)；

S3、膜袋注浆：通过预设注浆管(303)向膜袋装置(3)中注入浆液，使得膜袋装置(3)中的浆液填充补打金属网(6)与隧道围岩(12)的垮落区域之间的间隙；

S4、预锚固支护：待膜袋装置(3)中的浆液凝固形成注浆体(5)后，通过预设注浆管(303)透过注浆体(5)在隧道围岩(12)上打锚固孔，安装锚固装置进行预锚固支护；

S5、预埋注浆管注浆：通过预埋注浆管(4)注入浆液，填充膜袋装置(3)与隧道围岩(12)垮落区域之间的间隙；

S6、二次锚固加强支护：依据设计参数，透过注浆体(5)在隧道围岩(12)上打若干锚固孔，分别安装锚固装置进行加强支护；

S7、后续处理及工程验收：在支护结构表面喷射混凝土，检查隧道围岩(12)垮落部位的修复情况，完成验收工作。

8.根据权利要求7所述的用于隧道修复的支护系统的施工方法，其特征在于，在步骤S3中，先调节注浆开关(304)在预设注浆管(303)上的位置，使得预设注浆管(303)的顶端与膜袋(301)的另一侧壁相接触；再通过预设注浆管(303)向膜袋(301)中注入浆液；注浆完成后，将管塞(305)塞入预设注浆管(303)内，关闭注浆开关(304)。

9.根据权利要求8所述的用于隧道修复的支护系统的施工方法，其特征在于，在步骤S4中，打开注浆开关(304)，拨出管塞(305)，通过预设注浆管(303)透过注浆体(5)在隧道围岩(12)上打锚固孔，安装锚固装置进行预锚固支护。

10.根据权利要求7所述的用于隧道修复的支护系统的施工方法，其特征在于，在步骤S4中，安装深部锚固装置(1)进行预锚固支护；在步骤S6中，交替排列安装深部锚固装置(1)和浅部锚固装置(2)进行锚固支护，深部锚固装置(1)的安装间距为浅部锚固装置(2)的安装间距的2倍。

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