[发明专利]一种用于隧道IV级围岩的单层衬砌结构及其施工方法

权利要求书

1.一种用于隧道IV级围岩的单层衬砌结构，其特征在于：包括在围岩（4）的隧道洞室表面形成的钢纤维喷射混凝土层（3）和沿所述围岩（4）的隧道洞室径向方向插入的多根多根锚杆，所述钢纤维喷射混凝土层（3）包括第一钢纤维喷射混凝土层（31）、第二钢纤维喷射混凝土层（32），所述锚杆包括位于所述围岩（4）的隧道顶部的拱顶预应力锚杆（1）、位于所述围岩（4）的隧道两侧的拱墙系统锚杆（2），所述锚杆的一端沿所述围岩（4）径向方向埋设于所述围岩（4）的内部，所述锚杆的另一端位于所述钢纤维喷射混凝土层（3）。

2.根据权利要求1所述一种用于隧道IV级围岩的单层衬砌结构，其特征在于：所述钢纤维喷射混凝土层（3）为早高强钢纤维混凝土层，所述第一钢纤维喷射混凝土层（31）的厚度≥4cm，所述第一钢纤维喷射混凝土层（31）的混凝土强度等级≥CF30，所述第一钢纤维喷射混凝土层（31）的混凝土8小时强度不低于10Mpa、24小时强度不低于15MPa。

3.根据权利要求1所述一种用于隧道IV级围岩的单层衬砌结构，其特征在于：所述第二钢纤维喷射混凝土层（32）的厚度≥8cm，所述第二钢纤维喷射混凝土层（32）的混凝土强度等级≥CF30，所述第二钢纤维喷射混凝土层（32）的混凝土8小时强度不低于10MPa、24小时强度不低于15MPa。

4.根据权利要求1所述一种用于隧道IV级围岩的单层衬砌结构，其特征在于：所述拱顶预应力锚杆（1）为中空注浆低预应力涨壳式锚杆，所述拱顶预应力锚杆（1）在所述围岩（4）的隧道洞室顶部120°范围内均布，所述拱顶预应力锚杆（1）的锚杆长度≥3m，所述拱顶预应力锚杆（1）的施加预应力≥60KN，所述拱顶预应力锚杆（1）的锚杆间距为1.2m×1.2m。

5.根据权利要求1所述一种用于隧道IV级围岩的单层衬砌结构，其特征在于：所述拱墙系统锚杆（2）为药卷锚杆或砂浆锚杆，所述拱墙系统锚杆（2）在所述围岩（4）的隧道洞室两侧范围内均布，所述拱墙系统锚杆（2）的锚杆长度≥3m，所述拱墙系统锚杆（2）的锚杆间距为1.5m×1.2m。

6.一种用于隧道IV级围岩的单层衬砌结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：隧道开挖；

S2：判别围岩（4）的稳定性；

S3: 如果S2中围岩（4）稳定性在C级以上、围岩（4）级别为Ⅳ级以上，则初喷钢纤维喷射混凝土，形成第一钢纤维喷射混凝土层（31）；

S4: 根据S2中围岩（4）的稳定性，施作拱顶预应力锚杆（1）、拱墙系统锚杆（2）；

S5: 复喷钢纤维喷射混凝土，形成第二钢纤维喷射混凝土层（32）。

7.根据权利要求6所述一种用于隧道IV级围岩的单层衬砌结构的施工方法，其特征在于：所述S1：隧道开挖过程中采用光面爆破工艺，采用凿岩台车钻孔，掏槽孔采用多级楔形掏槽技术，周边孔采用间隔装药结构。

8.根据权利要求6所述一种用于隧道IV级围岩的单层衬砌结构的施工方法，其特征在于：所述步骤S2中，根据围岩（4）的类型、地下水发育情况、地质类型、工程因素，结合围岩（4）的隧道洞室光面爆破后半孔率，判断围岩（4）的稳定性类型，具体分级如下：

A级：整体稳定，掌子面稳定，拱顶稳定，光面爆破半孔率≥95%；

B级：基本稳定，掌子面局部有掉块，拱顶稳定，光面爆破半孔率≥80%，拱部100%；

C级：局部稳定，掌子面局部有掉块，拱顶局部有掉块，光面爆破半孔率≥60%，拱部≥80%；

D级：上半断面不稳定，上半断面失稳或溜坍，拱顶稳定，光面爆破半孔率≥30%；

E级：全断面不稳定，掌子面整体失稳或溜坍，拱顶、剥落掉块严重。