[发明专利]一种用于暗挖地下工程的预应力主动支护控制方法

权利要求书

1.一种用于暗挖地下工程的预应力主动支护控制方法，其特征是，包括以下步骤：

确定暗挖地下工程的开挖扰动影响范围，具体过程为：根据暗挖地下工程的拟开挖尺寸，预测确定地下工程周边地层的开挖扰动影响范围及相应开挖扰动影响范围边界；开挖扰动影响范围边界始于地下工程开挖断面的最下方两个底角位置，并斜向上延伸至地表，为一平直面，其与底角位置水平线的夹角为；的大小为：

；

其中，为与围岩力学性质有关的经验参数；为开挖扰动影响范围边界处岩土体的似摩擦角；

在地表处，沿拟开挖地下工程的走向，间隔铺设支撑梁，支撑梁设有若干预留开孔；

沿支撑梁预留开孔分别朝暗挖地下工程拟开挖断面范围内及周边扰动影响范围边界方向施打地层钻孔，并将悬吊支护构件穿过支撑梁预留开孔伸入地层钻孔底部进行安设；在支撑梁上方利用锁具固定悬吊支护构件的顶端端头；对于朝暗挖地下工程拟开挖断面范围内安设的悬吊支护构件，悬吊支护构件及相应钻孔伸入地下工程拟开挖断面范围之内；对于朝暗挖地下工程周边开挖扰动影响范围边界方向安设的悬吊支护构件，在地层钻孔底部对悬吊支护构件进行钻孔底部锚固，形成锚固段，且锚固段位于开挖扰动影响范围边界外的稳定地层中；

其中，沿地下工程开挖扰动影响范围内布置的所有悬吊支护构件提供的支护力满足如下公式：

；

其中，为悬吊支护构件的总数量，为单根悬吊支护构件所提供的支护力，为每根悬吊支护构件和竖直方向的夹角，为开挖扰动影响范围边界处地层岩土体所能提供的总抗剪切力，为开挖扰动影响范围边界处地层岩土体提供的总法向支撑力，为开挖扰动影响范围内岩土体的总重力，为开挖扰动影响范围边界与底角位置水平线的夹角；

进行暗挖地下工程开挖，在暗挖地下工程断面开挖过程中，对于开挖断面范围内揭露的悬吊支护构件底端端头，沿地下工程开挖边界处对其安装托盘及锁具，并施加预应力；

继续进行其他支护构件施作，直至整个地下工程开挖完成。

2.如权利要求1所述的用于暗挖地下工程的预应力主动支护控制方法，其特征是，支撑梁走向与地下工程走向垂直，沿地表处布置的支撑梁的长度大于地表处开挖扰动影响范围的宽度，支撑梁长度满足如下公式：

；

其中，为暗挖地下工程的断面开挖高度，为地下工程断面顶部距地表处的垂直距离，为暗挖地下工程断面开挖宽度。

3.如权利要求1所述的用于暗挖地下工程的预应力主动支护控制方法，其特征是，对于朝暗挖地下工程周边开挖扰动影响范围边界方向安设的悬吊支护构件，待其钻孔底端锚固段形成稳定后，沿其顶端端头处对其进行张拉并按预设值施加预应力。

4.如权利要求1所述的用于暗挖地下工程的预应力主动支护控制方法，其特征是，对于朝地下工程开挖扰动范围影响边界处安设的悬吊支护构件，其支护力满足如下公式：；

对于朝地下工程开挖断面范围内的悬吊支护构件，其支护力满足如下公式：；

其中，为地层中悬吊支护构件锚固段灌浆体与周围地层界面之间的黏结强度，为地层钻孔的半径，为锚固段的长度；为单根悬吊支护构件的破断承载力。

5.如权利要求1所述的用于暗挖地下工程的预应力主动支护控制方法，其特征是，暗挖地下工程开挖时，根据暗挖地下工程水文地质条件及断面设计尺寸，采用全断面法、台阶法或分部开挖法进行开挖；其他支护构件施作包括喷射混凝土、钢拱架、防水层、钢筋混凝土衬砌。