CN111764931A - 一种高地应力软弱围岩隧道支护结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高地应力软弱围岩隧道支护结构及其施工方法，属于交通工程设施技术领域，包括软弱围岩以及软弱围岩一侧所设置的智慧控制电路，所述软弱围岩的内部嵌入式连接有螺纹锚杆，并且软弱围岩内侧弧面对应螺纹锚杆的位置浇筑有围岩密封层，并且螺纹锚杆位于围岩密封层表面所开设的密封层缓冲口内。本发明中，通过设计的围岩密封层、隔水层、缓冲垫板、内侧支撑体、扭力弹簧、螺纹锚杆、第一螺母以及第二螺母之间的互相配合下，避免软弱围岩的异变快速扩张，且在围岩密封层和隔水层的配合下，围岩密封层对软弱围岩起到防风密封以及稳固的能力，隔水层可以防止软弱围岩中的水渗出并对隧道造成侵蚀。
Description
技术领域
本发明属于交通工程设施技术领域，尤其涉及一种高地应力软弱围岩隧道支护结构及其施工方法。
背景技术
高地应力是地质学的概念，指岩石抗压强度与地应力的比值。高地应力不等于水平地应力大于垂直地应力。而实际中人们往往理解为水平地应力大于垂直地应力为高地应力。
软弱围岩一般是指岩质软弱、承载力低、节理裂隙发育、结构破碎的围岩，软弱围岩的特点有岩体破碎松散、粘结力差，围岩强度低、遇水易软化，岩体结构面软弱、易滑塌；软弱围岩的特点决定了它在隧道过程中的变形特征，即开挖后自稳能力差，表现出“自稳时间短，易坍塌”的特征，由于隧道的开挖，使得先前支撑隧道洞身的围岩被移走，洞壁临空；造成围岩应力进行重新调整，围岩与洞壁均向隧道净空方向变形。
在高地应力软弱围岩隧道施工工程中，需要使用支护结构对隧道面进行稳固支撑，现有的高地应力软弱围岩隧道用支护结构，仍存有一定的不足之处，当软弱围岩的内部发生异变时，锚杆的支撑效果便会大幅度降低，严重时还会丧失支撑效果，导致整个隧道支护结构的稳定性在很大程度上被削弱，且当部分软弱围岩发生异变时，无法及时给予反馈进行，容易发生软弱围岩大范围异变，因此，现阶段亟需一种高地应力软弱围岩隧道支护结构及其施工方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决现有的高地应力软弱围岩隧道用支护结构，仍存有一定的不足之处，当软弱围岩的内部发生异变时，锚杆的支撑效果便会大幅度降低，严重时还会丧失支撑效果，导致整个隧道支护结构的稳定性在很大程度上被削弱，且当部分软弱围岩发生异变时，无法及时给予反馈进行，容易发生软弱围岩大范围异变的问题，而提出的一种高地应力软弱围岩隧道支护结构及其施工方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种高地应力软弱围岩隧道支护结构，包括软弱围岩以及软弱围岩一侧所设置的智慧控制电路，所述软弱围岩的内部嵌入式连接有螺纹锚杆，并且软弱围岩内侧弧面对应螺纹锚杆的位置浇筑有围岩密封层，并且螺纹锚杆位于围岩密封层表面所开设的密封层缓冲口内，所述围岩密封层的内侧弧面粘结有隔水层，并且螺纹锚杆位于隔水层表面所开设的插接孔内，所述隔水层的内侧设置有内侧支撑体，所述内侧支撑体的表面卡接有连接套，并且螺纹锚杆位于连接套内，所述螺纹锚杆的表面套设有托盘，所述托盘的外侧弧面与内侧支撑体的内侧弧面搭接，所述托盘的外侧弧面与扭力弹簧的一端固定连接，所述扭力弹簧的另一端固定连接在锚杆盘的外侧弧面上，所述锚杆盘以及扭力弹簧均套设在螺纹锚杆的表面，并且螺纹锚杆的表面螺纹连接有第一螺母，所述第一螺母的上端面与锚杆盘的内侧弧面搭接，所述隔水层的内侧弧面上贴附有缓冲垫板，所述缓冲垫板的内侧弧面上固定连接有伸缩杆，所述伸缩杆的表面套接有伸缩筒，所述伸缩筒卡接在内侧支撑体的表面，所述伸缩筒的内侧壁上卡接有第二螺母，所述第二螺母内螺纹连接有螺纹杆，所述螺纹杆与伸缩杆之间设置有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧的一端与伸缩杆的端部固定连接，所述缓冲弹簧的另一端与螺纹杆的端部搭接。
所述智慧控制电路包括距离感应器，所述距离感应器的输出端与A\D转换模块的输入端电连接，所述A\D转换模块的输出端与微处理器的输入端电连接，所述微处理器的输出端与信号指示灯的输入端电连接。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述围岩密封层选用混凝土材料，且所述混凝土材料在搅拌混合的过程中添加有一定量的高分子聚合物以及高分子益胶泥，所述围岩密封层的内部嵌入式浇筑高韧性金属网。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述第一螺母与锚杆盘之间设置有防滑层，并且防滑层套设在螺纹锚杆的表面。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述螺纹锚杆远离第一螺母的一端固定连接有尖锥体，所述尖锥体的表面固定连接有凸刺。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述距离感应器设置在伸缩杆的端面上，并且距离感应器位于伸缩杆与螺纹杆之间，所述信号指示灯设置在螺纹杆远离伸缩杆一端的端面上，并且螺纹杆的表面固定连接有杠杆。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述螺纹锚杆的数量为若干个，且若干个螺纹锚杆以围岩密封层的中心点为圆心成环形阵列，所述缓冲垫板的数量为若干个，且相邻两个缓冲垫板位于连接套的两侧。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述扭力弹簧与托盘以及锚杆盘之间均为焊接关系，所述扭力弹簧、托盘以及锚杆盘均采用钢材料加工而成。
一种高地应力软弱围岩隧道支护结构的施工方法，包括以下操作流程：
步骤S1：开挖围岩，排除松动岩块后，进行平滑处理，使隧道软弱围岩面的平整度需满足要求，D/L≤1/20，D为相邻两凸面间凹进去的深度，L为相邻两凸面间的最短距离，不满足平整度要求的部位用1∶2.5的水泥砂浆进行找平；
步骤S2：完成对隧道软弱围岩面的维护后，接着使用三维红外线找平仪在软弱围岩的内侧弧面上找点，并进行标记，完成找点工作后，对应的将螺纹锚杆安装到软弱围岩的内部，且螺纹锚杆的没入深度需根据支撑要求进行设定；
步骤S3：完成对螺纹锚杆的固定安装工作后，先在螺纹锚杆的表面套上一个管套，接着在软弱围岩的内侧弧面上铺设一层或多层高韧性金属网，且高韧性金属网与软弱围岩之间通过铆钉或钢钉进行固定，完成上述的准备工作后，通过喷射的方式在软弱围岩的内侧弧面上浇筑一层围岩密封层，浇筑完成后需使用静压设备对围岩密封层进行静压处理，并对围岩密封层的内侧弧面进行抚平处理；
步骤S4：围岩密封层经过一段时间的定性凝固后，通过粘结的方式在围岩密封层的内侧弧面上铺设一层隔水层，且在铺设之前还需在隔水层的表面对应螺纹锚杆的位置关系进行开设插接孔，完成隔水层的铺设工作后，需要插接孔内注入防水胶；
步骤S5：接着在螺纹锚杆的表面套接连接套，完成定位套接工序后，先将托盘、扭力弹簧以及锚杆盘套接在螺纹锚杆的表面，此时的扭力弹簧已发生形变，接着，使用第一螺母进行紧固；
步骤S6：完成第一螺母的紧固工作后，需通过杠杆扭动螺纹杆在第二螺母内插旋转，与缓冲弹簧弹力的配合，通过控制扭动螺纹杆的方向，进行调控缓冲垫板对隔水层所施加的顶持力。
1、本发明中，通过设计的围岩密封层、隔水层、缓冲垫板、内侧支撑体、扭力弹簧、螺纹锚杆、第一螺母以及第二螺母之间的互相配合下，能够在软弱围岩发生异变的情况下，依次能够保证螺纹锚杆对内侧支撑体、隔水层以及围岩密封层的支撑稳固效果，且利用围岩密封层、缓冲垫板以及缓冲弹簧，能够对软弱围岩的异变部位起到一定的复位效果，避免软弱围岩的异变快速扩张，且在围岩密封层和隔水层的配合下，围岩密封层对软弱围岩起到防风密封以及稳固的能力，隔水层可以防止软弱围岩中的水渗出并对隧道造成侵蚀。
2、本发明中，通过设计的围岩密封层和密封层缓冲口，在围岩密封层内加入高分子材料，可有效提高围岩密封层的韧性以及机械强度等物理性质，使得围岩密封层表面产生细小裂缝的情况下，可有效缓解裂缝扩张的速度，再辅以围岩密封层表面所开设的密封层缓冲口，可对软弱围岩所施加的应力作用起到一定的缓冲效果，防止软弱围岩的内部结构发生改变时对围岩密封层造成破坏，保证了围岩密封层对软弱围岩防风密封以及稳固的能力，通过设计的隔水层，隔水层可以防止软弱围岩中的水渗出并对隧道造成侵蚀，通过设计的托盘、扭力弹簧、第一螺母以及锚杆盘，扭动第一螺母并完成对内侧支撑体的固定工作后，此时的扭力弹簧处于形变的状态，当软弱岩层的内部发生松动时，软弱围岩对螺纹锚杆的固定效果逐渐失效，导致第一螺母在螺纹锚杆表面所受到的摩擦力逐渐减小，受扭力弹簧弹力的作用，第一螺母自动在螺纹锚杆的表面转动，并向锚杆托盘的方向移动，从而便可保证了螺纹锚杆以及第一螺母对内侧支撑体、隔水层以及围岩密封层的加固效果，通过涉及的尖锥体和凸刺，尖锥体的设置，使得螺纹锚杆的应力点较为集中，便于将螺纹锚杆固定嵌入软弱围岩的内部，而凸刺可起到增加阻力以及受力面的作用，可提高螺纹锚杆在软弱围岩内部的稳定性。
3、本发明中，通过设计的缓冲垫板、伸缩筒、伸缩筒、第二螺母、缓冲弹簧以及螺纹杆，距离感应器能够监测伸缩杆与螺纹杆之间的距离关系，当软弱围岩的内部结构发生异变时，会对围岩密封层产生一定的破坏力并会使围岩密封层发生一定的形变量，受压力的作用，缓冲垫板便会推动伸缩杆在伸缩筒内进行回缩动作，使螺纹杆与伸缩杆之间的距离缩小，当缩小至所设定的值时，微处理器便会控制信号指示灯发生提醒信号，此时便需要相关工作人员通过扭动第二螺母挤压缓冲弹簧，提高缓冲弹簧的强度，并缓慢推动缓冲垫板对围岩密封层施加一定的复位力，防止围岩密封层继续发生形变。
附图说明
图1为本发明提出的一种高地应力软弱围岩隧道支护结构及其施工方法正视的剖面结构示意图；
图2为本发明提出的一种高地应力软弱围岩隧道支护结构及其施工方法A处放大的结构示意图；
图3为本发明提出的一种高地应力软弱围岩隧道支护结构及其施工方法B处放大的结构示意图；
图4为本发明提出的一种高地应力软弱围岩隧道支护结构及其施工方法伸缩筒正视的剖面结构示意图；
图5为本发明提出的一种高地应力软弱围岩隧道支护结构及其施工方法智慧控制电路的示意图。
图例说明：
1、软弱围岩；2、螺纹锚杆；3、尖锥体；4、凸刺；5、围岩密封层；6、密封层缓冲口；7、隔水层；8、缓冲垫板；9、插接孔；10、连接套；11、内侧支撑体；12、托盘；13、扭力弹簧；14、锚杆盘；15、第一螺母；16、伸缩筒；17、伸缩杆；18、第二螺母；19、螺纹杆；20、缓冲弹簧；21、距离感应器；22、杠杆；23、信号指示灯；24、A\D转换模块；25、微处理器；26、智慧控制电路。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种高地应力软弱围岩隧道支护结构，包括软弱围岩1以及软弱围岩1一侧所设置的智慧控制电路26，软弱围岩1的内部嵌入式连接有螺纹锚杆2，并且软弱围岩1内侧弧面对应螺纹锚杆2的位置浇筑有围岩密封层5，并且螺纹锚杆2位于围岩密封层5表面所开设的密封层缓冲口6内，围岩密封层5的内侧弧面粘结有隔水层7，并且螺纹锚杆2位于隔水层7表面所开设的插接孔9内，隔水层7的内侧设置有内侧支撑体11，内侧支撑体11的表面卡接有连接套10，并且螺纹锚杆2位于连接套10内，螺纹锚杆2的表面套设有托盘12，托盘12的外侧弧面与内侧支撑体11的内侧弧面搭接，通过设计的托盘12、扭力弹簧13、第一螺母15以及锚杆盘14，扭动第一螺母15并完成对内侧支撑体11的固定工作后，此时的扭力弹簧13处于形变的状态，当软弱岩层的内部发生松动时，软弱围岩1对螺纹锚杆2的固定效果逐渐失效，导致第一螺母15在螺纹锚杆2表面所受到的摩擦力逐渐减小，受扭力弹簧13弹力的作用，第一螺母15自动在螺纹锚杆2的表面转动，并向锚杆托盘12的方向移动，从而便可保证了螺纹锚杆2以及第一螺母15对内侧支撑体11、隔水层7以及围岩密封层5的加固效果，托盘12的外侧弧面与扭力弹簧13的一端固定连接，扭力弹簧13的另一端固定连接在锚杆盘14的外侧弧面上，锚杆盘14以及扭力弹簧13均套设在螺纹锚杆2的表面，并且螺纹锚杆2的表面螺纹连接有第一螺母15，第一螺母15的上端面与锚杆盘14的内侧弧面搭接，隔水层7的内侧弧面上贴附有缓冲垫板8，通过设计的隔水层7，隔水层7可以防止软弱围岩1中的水渗出并对隧道造成侵蚀，缓冲垫板8的内侧弧面上固定连接有伸缩杆17，伸缩杆17的表面套接有伸缩筒16，伸缩筒16卡接在内侧支撑体11的表面，伸缩筒16的内侧壁上卡接有第二螺母18，第二螺母18内螺纹连接有螺纹杆19，螺纹杆19与伸缩杆17之间设置有缓冲弹簧20，缓冲弹簧20的一端与伸缩杆17的端部固定连接，缓冲弹簧20的另一端与螺纹杆19的端部搭接。
智慧控制电路26包括距离感应器21，距离感应器21的输出端与A\D转换模块24的输入端电连接，A\D转换模块24的输出端与微处理器25的输入端电连接，微处理器25的输出端与信号指示灯23的输入端电连接。
具体的，如图2所示，围岩密封层5选用混凝土材料，且混凝土材料在搅拌混合的过程中添加有一定量的高分子聚合物以及高分子益胶泥，围岩密封层5的内部嵌入式浇筑高韧性金属网，通过设计的围岩密封层5和密封层缓冲口6，在围岩密封层5内加入高分子材料，可有效提高围岩密封层5的韧性以及机械强度等物理性质，使得围岩密封层5表面产生细小裂缝的情况下，可有效缓解裂缝扩张的速度，再辅以围岩密封层5表面所开设的密封层缓冲口6，可对软弱围岩1所施加的应力作用起到一定的缓冲效果，防止软弱围岩1的内部结构发生改变时对围岩密封层5造成破坏，保证了围岩密封层5对软弱围岩1防风密封以及稳固的能力。
具体的，如图2所示，第一螺母15与锚杆盘14之间设置有防滑层，并且防滑层套设在螺纹锚杆2的表面。
具体的，如图2所示，螺纹锚杆2远离第一螺母15的一端固定连接有尖锥体3，尖锥体3的表面固定连接有凸刺4，通过涉及的尖锥体3和凸刺4，尖锥体3的设置，使得螺纹锚杆2的应力点较为集中，便于将螺纹锚杆2固定嵌入软弱围岩1的内部，而凸刺4可起到增加阻力以及受力面的作用，可提高螺纹锚杆2在软弱围岩1内部的稳定性。
具体的，如图4所示，距离感应器21设置在伸缩杆17的端面上，并且距离感应器21位于伸缩杆17与螺纹杆19之间，信号指示灯23设置在螺纹杆19远离伸缩杆17一端的端面上，并且螺纹杆19的表面固定连接有杠杆22。
具体的，如图1所示，螺纹锚杆2的数量为若干个，且若干个螺纹锚杆2以围岩密封层5的中心点为圆心成环形阵列，缓冲垫板8的数量为若干个，且相邻两个缓冲垫板8位于连接套10的两侧，通过设计的缓冲垫板8、伸缩筒16、伸缩筒16、第二螺母18、缓冲弹簧20以及螺纹杆19，距离感应器21能够监测伸缩杆17与螺纹杆19之间的距离关系，当软弱围岩1的内部结构发生异变时，会对围岩密封层5产生一定的破坏力并会使围岩密封层5发生一定的形变量，受压力的作用，缓冲垫板8便会推动伸缩杆17在伸缩筒16内进行回缩动作，使螺纹杆19与伸缩杆17之间的距离缩小，当缩小至所设定的值时，微处理器25便会控制信号指示灯23发生提醒信号，此时便需要相关工作人员通过扭动第二螺母18挤压缓冲弹簧20，提高缓冲弹簧20的强度，并缓慢推动缓冲垫板8对围岩密封层5施加一定的复位力，防止围岩密封层5继续发生形变。
具体的，如图1所示，扭力弹簧13与托盘12以及锚杆盘14之间均为焊接关系，扭力弹簧13、托盘12以及锚杆盘14均采用钢材料加工而成。
一种高地应力软弱围岩隧道支护结构的施工方法，包括以下操作流程：
步骤S1：开挖围岩，排除松动岩块后，进行平滑处理，使隧道软弱围岩1面的平整度需满足要求，D/L≤1/20，D为相邻两凸面间凹进去的深度，L为相邻两凸面间的最短距离，不满足平整度要求的部位用1∶2.5的水泥砂浆进行找平；
步骤S2：完成对隧道软弱围岩1面的维护后，接着使用三维红外线找平仪在软弱围岩1的内侧弧面上找点，并进行标记，完成找点工作后，对应的将螺纹锚杆2安装到软弱围岩1的内部，且螺纹锚杆2的没入深度需根据支撑要求进行设定；
步骤S3：完成对螺纹锚杆2的固定安装工作后，先在螺纹锚杆2的表面套上一个管套，接着在软弱围岩1的内侧弧面上铺设一层或多层高韧性金属网，且高韧性金属网与软弱围岩1之间通过铆钉或钢钉进行固定，完成上述的准备工作后，通过喷射的方式在软弱围岩1的内侧弧面上浇筑一层围岩密封层5，浇筑完成后需使用静压设备对围岩密封层5进行静压处理，并对围岩密封层5的内侧弧面进行抚平处理；
步骤S4：围岩密封层5经过一段时间的定性凝固后，通过粘结的方式在围岩密封层5的内侧弧面上铺设一层隔水层7，且在铺设之前还需在隔水层7的表面对应螺纹锚杆2的位置关系进行开设插接孔9，完成隔水层7的铺设工作后，需要插接孔9内注入防水胶；
步骤S5：接着在螺纹锚杆2的表面套接连接套10，完成定位套接工序后，先将托盘12、扭力弹簧13以及锚杆盘14套接在螺纹锚杆2的表面，此时的扭力弹簧13已发生形变，接着，使用第一螺母15进行紧固；
步骤S6：完成第一螺母15的紧固工作后，需通过杠杆22扭动螺纹杆19在第二螺母18内插旋转，与缓冲弹簧20弹力的配合，通过控制扭动螺纹杆19的方向，进行调控缓冲垫板8对隔水层7所施加的顶持力。
工作原理：使用时，开挖围岩，排除松动岩块后，进行平滑处理，使隧道软弱围岩1面的平整度需满足要求，D/L≤1/20，D为相邻两凸面间凹进去的深度，L为相邻两凸面间的最短距离，不满足平整度要求的部位用1∶2.5的水泥砂浆进行找平，完成对隧道软弱围岩1面的维护后，接着使用三维红外线找平仪在软弱围岩1的内侧弧面上找点，并进行标记，完成找点工作后，对应的将螺纹锚杆2安装到软弱围岩1的内部，且螺纹锚杆2的没入深度需根据支撑要求进行设定，完成对螺纹锚杆2的固定安装工作后，先在螺纹锚杆2的表面套上一个管套，接着在软弱围岩1的内侧弧面上铺设一层或多层高韧性金属网，且高韧性金属网与软弱围岩1之间通过铆钉或钢钉进行固定，完成上述的准备工作后，通过喷射的方式在软弱围岩1的内侧弧面上浇筑一层围岩密封层5，浇筑完成后需使用静压设备对围岩密封层5进行静压处理，并对围岩密封层5的内侧弧面进行抚平处理，围岩密封层5经过一段时间的定性凝固后，通过粘结的方式在围岩密封层5的内侧弧面上铺设一层隔水层7，且在铺设之前还需在隔水层7的表面对应螺纹锚杆2的位置关系进行开设插接孔9，完成隔水层7的铺设工作后，需要插接孔9内注入防水胶，接着在螺纹锚杆2的表面套接连接套10，完成定位套接工序后，先将托盘12、扭力弹簧13以及锚杆盘14套接在螺纹锚杆2的表面，此时的扭力弹簧13已发生形变，接着，使用第一螺母15进行紧固，完成第一螺母15的紧固工作后，需通过杠杆22扭动螺纹杆19在第二螺母18内插旋转，与缓冲弹簧20弹力的配合，通过控制扭动螺纹杆19的方向，进行调控缓冲垫板8对隔水层7所施加的顶持力。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高地应力软弱围岩隧道支护结构，包括软弱围岩(1)以及软弱围岩(1)一侧所设置的智慧控制电路(26)，其特征在于，所述软弱围岩(1)的内部嵌入式连接有螺纹锚杆(2)，并且软弱围岩(1)内侧弧面对应螺纹锚杆(2)的位置浇筑有围岩密封层(5)，并且螺纹锚杆(2)位于围岩密封层(5)表面所开设的密封层缓冲口(6)内，所述围岩密封层(5)的内侧弧面粘结有隔水层(7)，并且螺纹锚杆(2)位于隔水层(7)表面所开设的插接孔(9)内，所述隔水层(7)的内侧设置有内侧支撑体(11)，所述内侧支撑体(11)的表面卡接有连接套(10)，并且螺纹锚杆(2)位于连接套(10)内，所述螺纹锚杆(2)的表面套设有托盘(12)，所述托盘(12)的外侧弧面与内侧支撑体(11)的内侧弧面搭接，所述托盘(12)的外侧弧面与扭力弹簧(13)的一端固定连接，所述扭力弹簧(13)的另一端固定连接在锚杆盘(14)的外侧弧面上，所述锚杆盘(14)以及扭力弹簧(13)均套设在螺纹锚杆(2)的表面，并且螺纹锚杆(2)的表面螺纹连接有第一螺母(15)，所述第一螺母(15)的上端面与锚杆盘(14)的内侧弧面搭接，所述隔水层(7)的内侧弧面上贴附有缓冲垫板(8)，所述缓冲垫板(8)的内侧弧面上固定连接有伸缩杆(17)，所述伸缩杆(17)的表面套接有伸缩筒(16)，所述伸缩筒(16)卡接在内侧支撑体(11)的表面，所述伸缩筒(16)的内侧壁上卡接有第二螺母(18)，所述第二螺母(18)内螺纹连接有螺纹杆(19)，所述螺纹杆(19)与伸缩杆(17)之间设置有缓冲弹簧(20)，所述缓冲弹簧(20)的一端与伸缩杆(17)的端部固定连接，所述缓冲弹簧(20)的另一端与螺纹杆(19)的端部搭接；
所述智慧控制电路(26)包括距离感应器(21)，所述距离感应器(21)的输出端与A\D转换模块(24)的输入端电连接，所述A\D转换模块(24)的输出端与微处理器(25)的输入端电连接，所述微处理器(25)的输出端与信号指示灯(23)的输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的一种高地应力软弱围岩隧道支护结构，其特征在于，所述围岩密封层(5)选用混凝土材料，且所述混凝土材料在搅拌混合的过程中添加有一定量的高分子聚合物以及高分子益胶泥，所述围岩密封层(5)的内部嵌入式浇筑高韧性金属网。
3.根据权利要求1所述的一种高地应力软弱围岩隧道支护结构，其特征在于，所述第一螺母(15)与锚杆盘(14)之间设置有防滑层，并且防滑层套设在螺纹锚杆(2)的表面。
4.根据权利要求1所述的一种高地应力软弱围岩隧道支护结构，其特征在于，所述螺纹锚杆(2)远离第一螺母(15)的一端固定连接有尖锥体(3)，所述尖锥体(3)的表面固定连接有凸刺(4)。
5.根据权利要求1所述的一种高地应力软弱围岩隧道支护结构，其特征在于，所述距离感应器(21)设置在伸缩杆(17)的端面上，并且距离感应器(21)位于伸缩杆(17)与螺纹杆(19)之间，所述信号指示灯(23)设置在螺纹杆(19)远离伸缩杆(17)一端的端面上，并且螺纹杆(19)的表面固定连接有杠杆(22)。
6.根据权利要求1所述的一种高地应力软弱围岩隧道支护结构，其特征在于，所述螺纹锚杆(2)的数量为若干个，且若干个螺纹锚杆(2)以围岩密封层(5)的中心点为圆心成环形阵列，所述缓冲垫板(8)的数量为若干个，且相邻两个缓冲垫板(8)位于连接套(10)的两侧。
7.根据权利要求1所述的一种高地应力软弱围岩隧道支护结构。其特征在于，所述扭力弹簧(13)与托盘(12)以及锚杆盘(14)之间均为焊接关系，所述扭力弹簧(13)、托盘(12)以及锚杆盘(14)均采用钢材料加工而成。
8.根据权利要求1所述的一种高地应力软弱围岩隧道支护结构的施工方法，其特征在于，包括以下操作流程：
步骤S1：开挖围岩，排除松动岩块后，进行平滑处理，使隧道软弱围岩(1)面的平整度需满足要求，D/L≤1/20，D为相邻两凸面间凹进去的深度，L为相邻两凸面间的最短距离，不满足平整度要求的部位用1:2.5的水泥砂浆进行找平；
步骤S2：完成对隧道软弱围岩(1)面的维护后，接着使用三维红外线找平仪在软弱围岩(1)的内侧弧面上找点，并进行标记，完成找点工作后，对应的将螺纹锚杆(2)安装到软弱围岩(1)的内部，且螺纹锚杆(2)的没入深度需根据支撑要求进行设定；
步骤S3：完成对螺纹锚杆(2)的固定安装工作后，先在螺纹锚杆(2)的表面套上一个管套，接着在软弱围岩(1)的内侧弧面上铺设一层或多层高韧性金属网，且高韧性金属网与软弱围岩(1)之间通过铆钉或钢钉进行固定，完成上述的准备工作后，通过喷射的方式在软弱围岩(1)的内侧弧面上浇筑一层围岩密封层(5)，浇筑完成后需使用静压设备对围岩密封层(5)进行静压处理，并对围岩密封层(5)的内侧弧面进行抚平处理；
步骤S4：围岩密封层(5)经过一段时间的定性凝固后，通过粘结的方式在围岩密封层(5)的内侧弧面上铺设一层隔水层(7)，且在铺设之前还需在隔水层(7)的表面对应螺纹锚杆(2)的位置关系进行开设插接孔(9)，完成隔水层(7)的铺设工作后，需要插接孔(9)内注入防水胶；
步骤S5：接着在螺纹锚杆(2)的表面套接连接套(10)，完成定位套接工序后，先将托盘(12)、扭力弹簧(13)以及锚杆盘(14)套接在螺纹锚杆(2)的表面，此时的扭力弹簧(13)已发生形变，接着，使用第一螺母(15)进行紧固；
步骤S6：完成第一螺母(15)的紧固工作后，需通过杠杆(22)扭动螺纹杆(19)在第二螺母(18)内插旋转，与缓冲弹簧(20)弹力的配合，通过控制扭动螺纹杆(19)的方向，进行调控缓冲垫板(8)对隔水层(7)所施加的顶持力。
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2020
- 2020-07-01 CN CN202010632004.7A patent/CN111764931B/zh active Active
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