[发明专利]一种基于围岩变形主动控制的隧道支护结构及其使用方法

权利要求书

1.一种基于围岩变形主动控制的隧道支护结构，所述隧道包括隧道辅助洞室(1)和隧道正洞(2)，其特征在于：所述隧道辅助洞室(1)的支护结构为喷锚式支护结构，隧道正洞(2)的支护结构包括喷锚式支护结构和钢筋混凝土支护结构(8)，所述喷锚式支护结构包括混凝土支护结构(3)和锚杆(4)，混凝土支护结构(3)沿隧道轴向分布，锚杆(4)的一端连接在隧道围岩中，锚杆(4)的另一端连接在混凝土支护结构(3)中。

2.如权利要求1所述的一种基于围岩变形主动控制的隧道支护结构，其特征在于：所述隧道支护结构还包括超前支护结构(10)，超前支护结构(10)为超前锚杆或超前支护结构(10)为超前小导管或超前支护结构(10)为超前钢管棚，超前锚杆的一端插接在掌子面前方的地层中，超前锚杆的另一端连接在掌子面上；

3.如权利要求2所述的一种基于围岩变形主动控制的隧道支护结构，其特征在于：所述超前小导管和超前管棚以一定外插角等间距分布在隧道掌子面外轮廓，超前小导管和超前管棚的一端插接在掌子面前方的隧道围岩中，超前小导管和超前管棚的另一端通过钢拱架连接在混凝土支护结构(3)中。

4.如权利要求2或3所述的一种基于围岩变形主动控制的隧道支护结构，其特征在于：所述锚杆(4)包括机械式预应力锚杆、化学式预应力锚杆和自进式锚杆，机械式预应力锚杆适用于一般地质区段和岩爆区段，化学式预应力锚杆适用于一般地质区段和高地应力软岩区段，自进式锚杆适用于岩体破碎、成孔性差的区段。

5.如权利要求4所述的一种基于围岩变形主动控制的隧道支护结构，其特征在于：所述机械式预应力锚杆包括涨壳式锚固头(51)、杆体Ⅰ(52)和垫板Ⅰ(53)，杆体Ⅰ(52)的一端与涨壳式锚固头(51)连接，杆体Ⅰ(52)的另一端与垫板Ⅰ(53)连接，涨壳式锚固头(51)连接在隧道围岩中，垫板Ⅰ(53)连接在混凝土支护结构(3)中。

6.如权利要求4所述的一种基于围岩变形主动控制的隧道支护结构，其特征在于：所述化学式预应力锚杆包锚固端(61)、杆体Ⅱ(62)和垫板Ⅱ(64)，锚固端(61)与杆体Ⅱ(62)连接，垫板Ⅱ(64)连接在杆体Ⅱ(62)的另一端，锚固端(61)连接在隧道围岩中，垫板Ⅱ(64)连接在混凝土支护结构(3)中，杆体Ⅱ(62)通过将锚固端(61)中的树脂或水泥卷捅破浆液流出粘接在隧道围岩中。

7.如权利要求5所述的一种基于围岩变形主动控制的隧道支护结构，其特征在于：所述涨壳式锚固头(51)包括冲转型涨壳式锚固头，冲转型涨壳式锚固头包括涨壳内楔Ⅰ(511)和涨壳夹片Ⅰ(512)，涨壳内楔Ⅰ(511)的一端连接在杆体Ⅰ(52)上，涨壳夹片Ⅰ(512)连接在涨壳内楔Ⅰ(511)的另一端。

8.如权利要求5所述的一种基于围岩变形主动控制的隧道支护结构，其特征在于：所述涨壳式锚固头(51)还包括推拉型涨壳锚固头，所述推拉型涨壳锚固头包括涨壳内楔Ⅲ(517)、涨壳夹片Ⅲ(518)和U型卡(519)，涨壳内楔Ⅲ(517)的一端连接在杆体Ⅰ(52)上，涨壳夹片Ⅲ(518)连接在涨壳内楔Ⅲ(517)的另一端，U型卡(519)卡接在涨壳夹片Ⅲ(518)的另一端的端部。

9.如权利要求4所述的一种基于围岩变形主动控制的隧道支护结构，其特征在于：所述自进式锚杆包括钻头(91)、杆体Ⅲ(92)和垫板Ⅲ(93)，杆体Ⅲ(92)的一端与钻头(91)连接，杆体Ⅲ(92)的另一端与垫板Ⅲ(93)连接，钻头(91)连接在隧道围岩中，垫板Ⅲ(93)连接在混凝土支护结构(3)中。

10.一种基于围岩变形主动控制的隧道支护结构的使用方法，其特征在于：基于权利要求1至9任意一项所述的一种基于围岩变形主动控制的隧道支护结构，所述使用方法包括：

a.在隧道辅助洞设置喷锚式支护结构，喷锚式支护结构包括混凝土支护结构和锚杆，锚杆一端与混凝土支护结构连接，锚杆另一端伸入到围岩中，混凝土支护结构为喷射纤维混凝土；对于有防水要求的区段，在混凝土支护结构中设置防水涂层；

b.锚杆包括杆体和锚固头或锚固端，杆体上涂覆有用于防腐的防护层；对于一般地质区段，杆体为精轧螺纹钢筋或低合金高强结构钢管；对于岩爆区段，杆体为精轧螺纹钢筋、低合金高强结构钢管或合金钢钢管；对于高地应力软岩区段，杆体为精轧螺纹钢筋、低合金高强结构钢管或高强预应力钢丝束；

c.对于一般地质区段和高地应力软岩区段，锚固端为快凝早强的树脂类药卷锚固剂或者早强型水泥基药卷锚固剂；对于岩爆区段，锚固头为涨壳式锚固头，涨壳式锚固头可分为推拉型和冲转型两类；对于岩体破碎、成孔性差的区段，锚固头为钻头；

d.在隧道辅助洞室洞掌子面前方采取超前支护结构，超前支护结构为超前锚杆或超前小导管或超前钢管棚，超前锚杆的一端插接在掌子面前方的地层中，超前锚杆的另一端连接在掌子面上；超前小导管和超前管棚以一定外插角等间距分布在隧道掌子面外轮廓，超前小导管和超前管棚的一端插接在掌子面前方的隧道围岩中，超前小导管和超前管棚的另一端通过钢拱架连接在混凝土支护结构(3)中；

e.对于隧道正洞，在喷锚式支护结构的基础上，在所述混凝土支护结构外侧覆盖有钢筋混凝土支护结构，钢筋混凝土支护结构由钢筋和模筑混凝土组成，钢筋外表面涂覆纳米渗锌层，纳米渗锌层的厚度为20-120μm；所述模筑混凝土为免振捣混凝土。