一种地下隧道施工支护结构的制作方法

1.本发明属于外衬层技术领域，具体涉及一种地下隧道施工支护结构。


背景技术：

2.地下隧道施工就是在地下建设交通隧道、水工隧道、市政隧道、矿山隧道和军事隧道的过程。地下隧道施工时多采用支护结构进行支撑，从而保证地下隧道施工时的安全，而在隧道施工中遇到软弱围岩导致隧道塌方、作业人员伤亡等事故却经常发生。
3.这是因为软弱围岩的岩体破碎松散、粘接力插，在隧道开挖洞室后，仅颗粒间的摩擦效应和微弱胶结作用成拱，这类岩体极不稳定，尤其是在浅埋地段容易发生坍塌冒顶现象，因此软弱围岩呈现自稳时短、易坍塌的特点。
4.而传统的锚杆支护等外衬层方式却无法适用于软弱围岩的特点，导致隧道塌方、作业人员伤亡等事故经常发生，故此这一问题急需解决。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种地下隧道施工支护结构，解决传统的锚杆支护等外衬层方式却无法适用于软弱围岩的特点，导致隧道塌方、作业人员伤亡等事故经常发生的问题。
6.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.一种地下隧道施工支护结构，包括外衬层，所述外衬层上间隔分布有注浆锚杆，所述注浆锚杆上均倾斜固定有杈管，所述杈管与注浆锚杆内部连通，所述外衬层内侧还设有内衬层；
8.所述外衬层与内衬层之间留有间隔，以供所述内衬层将注浆锚杆和杈管封闭；
9.所述内衬层底壁上开设有多个排水孔，所述排水孔与所述间隔连通。
10.优选的，所述间隔内安装有飞岩防护组件，所述飞岩防护组件用于防护隧道岩爆产生的飞岩冲击内衬层。
11.优选的，所述飞岩防护组件包括多个弧形件，所述弧形件的两端均卷曲固定在连杆上，多个所述连杆连接固定并沿所述外衬层周向排布。
12.优选的，所述飞岩防护组件包括多个回型框，所述回型框中部通过扭簧铰接在支架上；
13.所述支架固定连接在所述内衬层上，所述回型框设置成倾斜状，所述回型框两端中较低的一端被相邻的所述回型框两端中较高的一端所遮盖。
14.优选的，所述回型框上设置有多个弹片，所述弹片一端翘起，另一端固定在所述回型框的侧壁上。
15.优选的，所述内衬层的内侧壁上固定有网状构件。
16.本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种地下隧道施工支护结构，与现有技术相比，具有以下优点：
17.1、本发明通过杈管的设置，一方面能够将排水汇集到间隔内，并将排水泵的入水管插入到底部的排水孔后集中排放，增强了施工过程中排水的便利性；另一方面也减少了隧道内积水，改善了施工环境，软弱围岩排水后，便于后续注浆粘接目的的实现，增强后续注浆稳定的效果；且内衬层将杈管粉笔在间隔内，使得倾斜状态的杈管与注浆锚杆之间形成三角形的支撑机构，增强外衬层、注浆锚杆和内衬层之间的结构强度。
18.2、本发明设置外衬层和内衬层之间的间隔，能够削弱隧道内施工震动对周围软弱围岩的损伤，起到隔绝软弱围岩和隧道内空间的目的，同时间隔还能够起到持续的排水功能，一旦注浆锚杆处渗水，就会被间隔所集聚，并储存在底部；同时还能够随时通过补浆机从底部的排水孔进行注浆，从下而上填充在间隔内，使得内衬层与外衬层形成一个整体，有效增强了防爆岩的能力，还增强了对整体软弱围岩的支撑强度。
19.3、本发明通过弧形件的设置，当飞岩冲击时外衬层时，外衬层的震动被弧形件的外弧阻拦，从而削弱飞岩的冲击力，且当飞岩冲击到弧形件上由于弧形结构的结构特性，因此形成较为稳定的抗冲击状态，多个弧形件排布形成阻隔带，也能够更好的发挥削弱飞岩冲击的作用；若在发生爆岩后，再通过底部排水孔向间隔内注浆加固，弧形件和连杆形成了骨架，可加固内衬层和外衬层之间的连接强度，提升抗冲击性能。
附图说明
20.图1为本发明的结构示意图。
21.图2为图1中a处局部放大结构示意图。
22.图3为本发明中另一实施例的局部结构示意图。
23.图4为本发明中回型框与弹片的位置示意图。
具体实施方式
24.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.本发明提供了如图1-4所示的一种地下隧道施工支护结构，
26.包括外衬层1，所述外衬层1上间隔5分布有注浆锚杆2，所述注浆锚杆2上均倾斜固定有杈管3，所述杈管3与注浆锚杆2内部连通，所述外衬层1内侧还设有内衬层4，所述外衬层1与内衬层4之间留有间隔5，以供所述内衬层4将注浆锚杆2和杈管3封闭；所述内衬层4底壁上开设有多个排水孔6，所述排水孔6与所述间隔5连通。
27.为了解决软弱因为围岩自稳时短、易坍塌，导致传统的锚杆支护等外衬层1方式无法适用，经常发生隧道塌方、作业人员伤亡等事故的问题，
28.本发明在使用时，首先在隧道侧壁上打孔，打孔后将注浆锚杆2安装在锚孔内，随后在已形成的外衬层1内固定安装内衬层4，内衬层4侧壁上预留注浆锚杆2的连接头位置，内内衬层4固定完毕后，工作人员通过压力将浆液从接头处注入，随后注入到周围的软弱岩层内，从而增加软弱岩层之间的粘接力，达到增强软弱岩层结构稳定性的目的，同时注浆锚杆2为中空结构单端部被封堵，因此在注浆前其能够将软弱围岩内的水从相连通的杈管3排
出，排出到间隔5内，并在自重作用下全部汇集到间隔5底部，若水量较多即从排水孔6排出；
29.通过杈管3的设置，一方面能够将排水汇集到间隔5内，并将排水泵的入水管插入到底部的排水孔6后集中排放，增强了施工过程中排水的便利性；另一方面也减少了隧道内积水，改善了施工环境，软弱围岩排水后，便于后续注浆粘接目的的实现，增强后续注浆稳定的效果；且内衬层4将杈管3封闭在间隔5内，使得倾斜状态的杈管3与注浆锚杆2之间形成三角形的支撑机构，增强外衬层1、注浆锚杆2和内衬层4之间的结构强度；
30.并且在隧道发生滞后性爆岩时，内衬层4能够对爆岩而出的飞岩进行阻挡，减少其对已成型的隧道进行破坏；
31.外衬层1和内衬层4之间的间隔5能够削弱隧道内施工震动对周围软弱围岩的损伤，起到隔绝软弱围岩和隧道内空间的目的，同时间隔5还能够起到持续的排水功能，一旦注浆锚杆2处渗水，就会被间隔5所集聚，并储存在底部；
32.同时还能够随时通过补浆机从底部的排水孔6进行注浆，从下而上填充在间隔5内，使得内衬层4与外衬层1形成一个整体，有效增强了防爆岩的能力，还增强了对整体软弱围岩的支撑强度。
33.进一步地，所述间隔5内安装有飞岩防护组件7，所述飞岩防护组件7用于防护隧道岩爆产生的飞岩冲击内衬层4。滞后性爆岩而出的飞岩冲破外衬层1后直接冲击到内衬层4上，容易导致内衬层4受损，使得已建好的隧道支护也被受到损伤，而本发明通过安装飞岩防护组件7，从而对飞岩进行释放缓冲，减低飞岩对外衬层1和内衬层4的冲击力，维持整个支护结构对围岩的支撑效果。
34.实施例1：所述飞岩防护组件7包括多个弧形件71，所述弧形件71的两端均卷曲固定在连杆72上，多个所述连杆72连接固定并沿所述外衬层1周向排布。
35.通过弧形件71的设置，当飞岩冲击时外衬层1时，外衬层1的震动被弧形件71的外弧阻拦，从而削弱飞岩的冲击力，且当飞岩冲击到弧形件71上由于弧形结构的结构特性，因此形成较为稳定的抗冲击状态，多个弧形件71排布形成阻隔带，也能够更好的发挥削弱飞岩冲击的作用；若在发生爆岩后，再通过底部排水孔6向间隔5内注浆加固，弧形件71和连杆72形成了骨架，可加固内衬层4和外衬层1之间的连接强度，提升抗冲击性能。
36.实施例2：所述飞岩防护组件7包括多个回型框73，所述回型框73中部通过扭簧74铰接在支架75上，所述支架75固定连接在所述内衬层4上，所述回型框73设置成倾斜状，所述回型框73两端中较低的一端被相邻的所述回型框73两端中较高的一端所遮盖。
37.本发明通过安装多个扭簧74铰接的回型框73作为减少冲击的隔离带，若飞岩冲击到外衬层1上时，其冲击力会作用到与回型框73接触的一侧上，即会带动回型框73沿铰接处微摆动，从而释放冲击能，达到保护外衬层1的目的，若飞岩冲破外衬层1，飞岩就会进一步冲击回型框73，使得回型框73强行压迫扭簧74座进一步地转动，达到全力释放冲击能的目的；而由于初始状态下的回型框73依次首位相覆盖，因此回型板组合后形成的阻隔带类似于鳞型结构，其抗冲击效果更佳，进一步保护软弱围岩的支撑效果。
38.进一步地，所述回型框73上设置有多个弹片76，所述弹片76一端翘起，另一端固定在所述回型框73的侧壁上。弹片76的设置能够密集填充回型框73的空置部分，使其更加全面的进行缓冲作业，提高整体的抗冲击性能。
39.进一步地，所述内衬层4的内侧壁上固定有网状构件8。网状构件8为钢筋焊接而成
的网状骨架，网状构件8能够形成一定的张力贴附在内衬层4表面，形成类似防护网的效果，对内衬层4的内侧壁进行防护，提高整体的隧道支护效果。
40.本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
41.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的防护范围之内。

技术特征：
1.一种地下隧道施工支护结构，包括外衬层(1)，其特征在于：所述外衬层(1)上间隔(5)分布有注浆锚杆(2)，所述注浆锚杆(2)上均倾斜固定有杈管(3)，所述杈管(3)与注浆锚杆(2)内部连通；所述外衬层(1)内侧还设有内衬层(4)，所述外衬层(1)与内衬层(4)之间留有间隔(5)，以供所述内衬层(4)将注浆锚杆(2)和杈管(3)封闭；所述内衬层(4)底壁上开设有多个排水孔(6)，所述排水孔(6)与所述间隔(5)连通。2.根据权利要求1所述的一种地下隧道施工支护结构，其特征在于：所述间隔(5)内安装有飞岩防护组件(7)，所述飞岩防护组件(7)用于防护隧道岩爆产生的飞岩冲击内衬层(4)。3.根据权利要求2所述的一种地下隧道施工支护结构，其特征在于：所述飞岩防护组件(7)包括多个弧形件(71)，所述弧形件(71)的两端均卷曲固定在连杆(72)上，多个所述连杆(72)连接固定并沿所述外衬层(1)周向排布。4.根据权利要求2或3所述的一种地下隧道施工支护结构，其特征在于：所述飞岩防护组件(7)包括多个回型框(73)，多个所述回型框(73)沿所述外衬层(1)周向排布，所述回型框(73)中部通过扭簧(74)铰接在支架(75)上；所述支架(75)固定连接在所述内衬层(4)上，所述回型框(73)设置成倾斜状，所述回型框(73)两端中较低的一端被相邻的所述回型框(73)两端中较高的一端所遮盖。5.根据权利要求4所述的一种地下隧道施工支护结构，其特征在于：所述回型框(73)上设置有多个弹片(76)，所述弹片(76)一端翘起，另一端固定在所述回型框(73)的侧壁上。6.根据权利要求5所述的一种地下隧道施工支护结构，其特征在于：所述内衬层(4)的内侧壁上固定有网状构件(8)。

技术总结
本发明公开了一种地下隧道施工支护结构，包括外衬层，所述外衬层上间隔分布有注浆锚杆，所述注浆锚杆上均倾斜固定有杈管，所述杈管与注浆锚杆内部连通，所述外衬层内侧还设有内衬层，所述外衬层与内衬层之间留有间隔。本发明通过杈管的设置，一方面能够将排水汇集到间隔内，并将排水泵的入水管插入到底部的排水孔后集中排放，增强了施工过程中排水的便利性；另一方面也减少了隧道内积水，改善了施工环境，软弱围岩排水后，便于后续注浆粘接目的的实现，增强后续注浆稳定的效果；且内衬层将杈管粉笔在间隔内，使得倾斜状态的杈管与注浆锚杆之间形成三角形的支撑机构，增强外衬层、注浆锚杆和内衬层之间的结构强度。注浆锚杆和内衬层之间的结构强度。注浆锚杆和内衬层之间的结构强度。


技术研发人员：张昂昂 李永胜 符遥 秦学波 胡秀旗 冯颖彦 赵长壮 陈静梅 张晋方 潘卫东 李宁 冯硕 巩亚定 石广峰 石志勇 薛栋
受保护的技术使用者：郑州地铁集团有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/8/28