[发明专利]一种用于顶部卸载时下部既有隧道的内固锚联合保护工艺

权利要求书

1.一种用于顶部卸载时下部既有隧道的内固锚联合保护工艺，其特征是，包括以下步骤：

在既有隧道顶部卸载前，在既有隧道与其顶部卸载区域之间地层范围内进行水平加固区施作；

水平加固区的所需厚度与所需加固强度，通过全过程正交数值模拟比选确定，具体过程如下：

根据既有隧道顶部卸载工程，设计考虑不同水平加固区厚度与不同加固强度的正交试验方案；

根据既有隧道顶部卸载工程及其对应的地层条件、水文条件，构建与不同正交试验方案相对应的数值计算模型；

开展不同正交试验方案下既有隧道顶部卸载的全过程数值模拟；

基于不同正交试验方案的数值模拟结果，提取不同方案下对应的既有隧道最大变形量结果；

结合数值模拟结果，正交试验分析不同水平加固区厚度与不同加固强度对既有隧道最大变形量的影响规律，并结合既有隧道最大允许变形与保护需求，定量确定最优的水平加固区厚度与加固强度；

在既有隧道上方沿地表向下部地层进行钻孔，在钻孔内置入地锚构件；

沿地表对水平加固区以上的地层钻孔进行扩孔，在扩孔后钻孔内置入内部承压板和内部锁具，内部锁具顶部设置反压套管；

内部承压板、内部锁具与反压套管依次在地锚构件顶端套设，并利用反压套管将内部承压板与内部锁具依次压入扩孔后钻孔内，直至水平加固区顶端；压入完毕后，反压套管的底端与内部锁具的上表面接触，内部锁具底部与内部承压板上表面接触，反压套管的顶端超过地表或与地表平齐，内部承压板与水平加固区顶端接触;

沿地表处，在地锚构件外套装顶部反压板与中空千斤顶，对地锚构件进行张拉施加预拉力，内部锁具对地锚构件进行锁定，移除顶部反压板、中空千斤顶与反压套管；

地锚构件施加的预拉力值由既有隧道顶部卸载的大小确定，满足以下公式：，其中为顶部卸载大小，为单根地锚构件施加的预拉力值，为地锚构件的总数量;

依次重复上述过程，完成所有地锚构件预拉力的施加与水平加固区顶部处的内部锚固；

进行既有隧道顶部卸载区域的施工，并截除水平加固区以上施工揭露的地锚构件。

2.如权利要求1所述的用于顶部卸载时下部既有隧道的内固锚联合保护工艺，其特征是，水平加固区的施作方式采用袖阀管注浆加固或水泥土搅拌加固或高压旋喷加固进行施作；

水平加固区的水平宽度大于既有隧道顶部卸载区域范围，同时也大于既有隧道的横断面宽度范围。

3.如权利要求1所述的用于顶部卸载时下部既有隧道的内固锚联合保护工艺，其特征是，地层钻孔后，在钻孔底端利用锚固材料进行地锚构件的底端内部锚固；地锚构件在钻孔底端的锚固段位于既有隧道下方。

4.如权利要求1所述的用于顶部卸载时下部既有隧道的内固锚联合保护工艺，其特征是，地层钻孔与其内部安设的地锚构件分别位于既有隧道的两侧，钻孔向下施打，地层钻孔与安设的地锚构件穿过水平加固区，并伸入到既有隧道的下部地层范围内；地锚构件的上端在地表处外露出钻孔设定长度。

5.如权利要求1所述的用于顶部卸载时下部既有隧道的内固锚联合保护工艺，其特征是，顶部反压板置于反压套管顶部，中空千斤顶置于顶部反压板顶部，对地锚构件进行张拉施加预拉力，张拉过程中反压套管底端压紧内部锁具。

6.如权利要求1所述的用于顶部卸载时下部既有隧道的内固锚联合保护工艺，其特征是，所述反压套管的外径小于扩孔后钻孔的直径；内部承压板中心位置设有开孔供地锚构件穿过，内部承压板的外径大于扩孔前地层钻孔直径，且小于扩孔后钻孔的直径。

7.如权利要求1所述的用于顶部卸载时下部既有隧道的内固锚联合保护工艺，其特征是，内部锁具由锁套与锁块组成，锁套供地锚构件穿过，锁套底部与内部承压板上表面接触，锁套的中心位置设有倒锥形开孔，多个锁块安装于锁套的倒锥形开孔内部，多个锁块组合安装后外周表面为锥形面，锥形面倾斜角度与锁套倒锥形开孔的倾斜角度匹配，多个锁块组合安装后其中心位置可夹紧地锚构件。

8.如权利要求1所述的用于顶部卸载时下部既有隧道的内固锚联合保护工艺，其特征是，顶部反压板中心位置设有开孔供地锚构件顶部外露端穿过，顶部反压板的中心位置开口尺寸小于反压套管外径尺寸。