[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

说明书

本发明公开了一种用于暗挖地下工程的预应力主动支护控制方法，属于地下工程开挖支护技术领域，包括以下步骤：确定暗挖地下工程的开挖扰动影响范围；在地表处，沿拟开挖地下工程的走向，铺设支撑梁，支撑梁设有预留开孔；沿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；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，直至地下工程开挖完成。

技术领域

本发明属于地下工程开挖支护技术领域，具体涉及一种用于暗挖地下工程的预应力主动支护控制方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

开发和利用地下空间已成为世界各地的广泛发展趋势。尤其近年来，随着交通、水利、水电以及矿山等工程的进一步发展，地下空间工程面临水文地质条件也越来越复杂，如受高地应力、极软岩、淤泥质软弱地层等因素影响，导致地下工程建设难度越来越大，地下工程安全建设所面临的风险挑战也越来越多。

目前地下工程开挖方法主要包括暗挖法与明挖法两大类。其中，暗挖法由于其不开挖地表，对地面建筑、道路和地下管线影响不大，具有拆迁占地少、扰民少、污染城市环境少等优点，在当前的工程中应用较为广泛。在暗挖法施工中常用的支护技术主要有超前支护、初期支护与二次衬砌组成。对于埋深较大的暗挖地下工程来说，待其开挖后，围岩内部可形成有效的塌落承载拱结构，可有效发挥围岩自承载能力，避免围岩产生更大范围的变形破坏。而对于一些埋深较浅的地下工程而言，由于其上覆地层厚度较小，围岩内部难以形成稳定有效的塌落承载拱结构，导致围岩自承载能力难以有效发挥，从而在一些暗挖地下工程中，极易发生塌方等灾害事故，是暗挖地下工程安全建设面临的重要风险挑战。

在一些暗挖地下工程施工中，目前常用的初期支护技术包括锚杆、钢拱架、喷射混凝土，二次支护主要为钢筋混凝土衬砌。应当注意，上述支护构件目前在工程中多为被动型支护构件，只有在围岩发生变形破坏时，才会发挥作用，对于暗挖地下工程地层围岩控制而言具有一定的滞后性，这也是暗挖地下工程地层、围岩控制难度大，易产生塌方等灾害事故的重要原因。同时，上述支护构件均是在地下工程开挖后，在其内部进行施作的，此时地下工程围岩由于开挖卸荷已经产生一定程度破坏，支护存在一定的滞后性。理想的支护技术应保障在地下工程开挖前对周边围岩产生支护作用，并保证支护的及时性与主动性，才可以有效限制地下工程在开挖时围岩的变形破坏以及塌方问题。

发明内容

针对浅埋地段暗挖地下工程围岩难以有效形成塌落拱，易产生塌方、变形等灾害事故，以及常规暗挖地下工程支护采用的砂浆锚杆、格栅拱架、超前支护、二次衬砌等构件均为被动型支护构件，难以有效发挥围岩自承载能力，支护存在一定的滞后性，及时性与主动性不足等一系列问题，本发明的目的是提供一种用于暗挖地下工程的预应力主动支护控制方法，通过在地下工程开挖之前施作的支撑梁及预应力悬吊支护构件等控制技术，可提前对地下工程开挖扰动影响范围内的岩土体进行有效支撑并施加一定的支护力，并可有效传递至开挖扰动影响范围之外稳定地层，进一步增强支护体系的主动性与及时性，有效控制地下工程暗挖过程中可能发生的塌方、变形等问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供了一种用于暗挖地下工程的预应力主动支护控制方法，包括以下步骤：

确定暗挖地下工程的开挖扰动影响范围；

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；