[发明专利]一种高地应力下的隧道柔性支护结构

说明书

本发明提供了一种高地应力下的隧道柔性支护结构，通过设置应力释放孔、注浆层、新型让压锚杆、改性喷射混凝土构成主动支护，改善高地应力区围岩；设置钢板混凝土和硬质聚氨酯泡沫材料层作为被动支护，提供了高效的安全储备。主动支护和被动支护共同组成了此柔性支护体系，为高地应力下隧道岩爆段提供了良好的支护性能，并确保隧道运营期间的稳定性和安全性。

技术领域

本发明涉及一种高地应力下的隧道柔性支护结构，主要适用于交通、水利及矿山等地下工程。尤其适用于高地应力隧道工程中的岩爆防控。

背景技术

岩爆防治是世界性难题，对于交通隧道的岩爆支护，以瑞士、挪威等国为代表的欧洲国家在交通隧道岩爆段支护中基本采用喷砼(或钢纤维混凝土)十锚杆的联合支护，对比国内外岩爆支护体系可以看出，岩爆支护形式上大体相同，基本以锚网喷支护系统为主，必要时增设格栅钢架。目前对于关于岩爆控制的区域防范和局部解危防治措施的研究较多，对于岩爆支护技术与施工控制技术研究相对不足，导致对于岩爆的控制技术并不彻底，有效的防控岩爆系统并未真正形成，对于岩爆支护技术与施工质量控制技术的研究亟待加强。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高地应力下的隧道柔性支护结构，其可以形成有效的防控岩爆系统，为高地应力下隧道岩爆段提供良好的支护性能，并确保隧道运营期间的稳定性和安全性。

本发明所采用的技术方案是：一种高地应力下的隧道柔性支护结构，包括主动支护和被动支护，主动支护沿隧道径向从外向内依次为应力释放孔、注浆层、让压锚杆、含有柔性钢筋网的改性喷射混凝土；被动支护包括钢板混凝土和钢板混凝土内外两侧的硬质聚氨酯泡沫材料。

进一步地，所述注浆层所注材料为无机注浆材料，其主要成分为石膏、硫铝酸盐水泥，水灰比设置为1.2-1.8。

进一步地，所述让压锚杆由杆体、托盘、锁具螺母和让压筒构成，所述杆体贯穿所述让压筒的前、后端，杆体和让压筒之间由若干的高强度弹簧连接；所述让压筒外壁设置有环状齿刀；所述托盘套设在让压筒的后端；所述杆体外表面有螺纹，所述锁具螺母设置在托盘的后端与杆体螺纹连接。

进一步地，所述改性喷射混凝土为早强混凝土，含有体积含量为0.5%-2.5%的黄麻纤维。

进一步地，所述钢板混凝土由两侧钢板、连接在钢板上的抗剪连接件和中间浇筑的混凝土构成，所述抗剪连接件焊接至所述钢板上。

优选的，所述钢板是波纹钢板。

优选的，所述连接在钢板上的抗剪连接件是Y型连接件。

优选的，所述中间浇筑的混凝土是黄麻纤维混凝土。

优选的，所述硬质聚氨酯泡沫材料的喷涂厚度为60-80mm。

进一步地，本高地应力下的隧道柔性支护结构施工工法步骤为：

（1）隧道开挖前施作应力释放孔，开挖隧道洞身；

（2）在隧道洞身壁上注入无机注浆材料，及时加固围岩并在一定程度上软化围岩；

（3）设置系统让压锚杆，施作柔性钢筋网，选择性施作钢架；

（4）沿隧道轮廓施加改性喷射混凝土及时加固；

（5）喷涂一层硬质聚氨酯泡沫材料，喷层厚度为60-80mm；

（6）施作新型的钢板混凝土作为二次衬砌；

（7）再次喷涂一层硬质聚氨酯泡沫材料，喷层厚度为60-80mm。