[发明专利]用于防止隧道注浆加固引起地表隆起的防护结构

权利要求书

1.一种用于防止隧道注浆加固引起地表隆起的防护结构，包括位于地层表面(1)下方的隧道本体(8)，其特征在于，隧道本体(8)正上方的地层内设置有由地表注浆形成的反向曲拱(5)，所述反向曲拱(5)呈向下凸起的拱形，隧道本体(8)内轮廓的顶帮上设置有支护结构，围绕隧道本体内轮廓的顶帮，在支护结构的外侧设置有由钻孔注浆形成的正向曲拱(11)，所述正向曲拱(11)呈向上凸起的拱形，正向曲拱(11)、反向曲拱(5)以及支护结构共同形成防止超前注浆引起地表隆起的联合体支护结构。

2.根据权利要求1所述的用于防止隧道注浆加固引起地表隆起的防护结构，其特征在于，所述支护结构为设置在隧道本体(8)内壁上的锚杆挂网喷锚支护(13)或钢拱架支护(16)或以上二者构成的联合支护。

3.根据权利要求1所述的用于防止隧道注浆加固引起地表隆起的防护结构，其特征在于，所述的反向曲拱(5)的厚度为3-4m，正向曲拱(11)的厚度大于2m。

4.根据权利要求1所述的用于防止隧道注浆加固引起地表隆起的防护结构，其特征在于，所述反向曲拱(5)沿宽度方向在水平地面的投影长度为L，作为反向曲拱的跨度，反向曲拱(5)最低点到水平地面的深度为H，作为矢高，反向曲拱的矢跨比为△K，△K＝H/L，则△K为1/5-1/6。

5.根据权利要求1所述的用于防止隧道注浆加固引起地表隆起的防护结构，其特征在于，所述隧道本体(8)的竖向中心线(9)、正向曲拱(11)的竖向中心线以及反向曲拱(5)的竖向中心线共线。

6.根据权利要求1所述的用于防止隧道注浆加固引起地表隆起的防护结构，其特征在于，所述的隧道本体(8)内轮廓的顶帮上设置有朝向隧道走向倾斜设置的超前注浆管(6)，超前注浆管(6)的出口位于正向曲拱(11)和反向曲拱(5)覆盖范围之间。

7.一种基于权利要求1所述防护结构的防止地表隆起的隧道超前注浆方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、地表钻孔注浆

隧道施工至待保护地段之前，沿隧道本体的走向，在其走向正上方具有松散岩土层(4)的地层表面进行地表钻孔(2)，钻孔为梅花形布置，同一行钻孔的俯视中心连线与隧道走向垂直，同一行钻孔中，位于中心的钻孔深度最大，由中心向两侧钻孔深度依次递减，且同一行钻孔下端均位于该断面所在的设计反向曲拱范围内；

往钻孔内安放可重复注浆管(3)，通过可重复注浆管(3)进行注浆操作，使浆液与松散岩土层(4)形成一个整体支护结构，共同组成反向曲拱(5)；

B、隧道支护

待隧道施工至待保护地段时，先掘出隧道本体的毛断面(15)，进行初喷混凝土并安装支护结构，最后复喷混凝土；

C、隧道钻孔注浆

复喷混凝土1天后，围绕隧道本体内轮廓的顶帮钻孔注浆形成的正向曲拱(11)；

D、超前注浆

在反向曲拱(5)与正向曲拱(11)之间进行超前注浆；

E、底板浇筑

对隧道的底板(10)进行混凝土浇筑，形成符合设计要求的隧道断面尺寸。

8.根据权利要7所述的防止地表隆起的隧道超前注浆方法，其特征在于，所述的设计反向曲拱位于隧道走向的正上方的松散岩土层(4)内，设计反向曲拱呈向下凸起的拱形，所述反向曲拱(5)沿宽度方向在水平地面的投影长度为L，作为反向曲拱的跨度，反向曲拱(5)最低点到水平地面的深度为H，作为矢高，反向曲拱的矢跨比为△K，△K＝H/L，则△K为1/5-1/6。

9.根据权利要8所述的防止地表隆起的隧道超前注浆方法，其特征在于，所述可重复注浆管(3)的下端与设计反向曲拱下端面的间距相等。

10.根据权利要7所述的防止地表隆起的隧道超前注浆方法，其特征在于，所述步骤A中注浆操作为：

可重复注浆管下端离钻孔底不超过10cm，先进行初期注浆，通过可重复注浆管往注浆孔内注入固化浆液，初期注浆采用充填注浆，注浆压力控制在小于0.5Mpa，所使用注浆液为325#水泥、添加剂、水组成,其比例为1:0.08:2。

待初期注浆结束2-3h，浆液达到初凝状态，浆液与松散岩土层(4)中的松散岩层、砂土层初步粘结成一个整体，具有一定承载强度后，进行二次注浆，二次注浆的注浆压力大于初次注浆的注浆压力，且控制在小于3Mpa，采用后退分段式注浆，所使用注浆液为325#水泥、添加剂、水组成,其比例为1:0.08:2，采用后退分段式注浆厚度为3-4m，直至形成完整的反向曲拱(5)，以达到提高松散岩土层强度的作用，通过初期注浆和二次注浆形成内部注浆加固体，内部注浆加固体与周围松散岩土层形成一个整体支护结构共同组成用于应力承载的反向曲拱(5)。