地震带下半刚性半柔性抗冲击隧道围岩支护结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及围岩支护结构，特别涉及地震带下半刚性半柔性抗冲击隧道围岩支护结构及其施工方法。
背景技术
隧道支护系统的基本功能是维持围岩的长期稳定，隧道工程活动引起围岩变形破坏和应力重分布，由于围岩自身的约束作用，随着应力释放，围岩荷载大部分转移给相邻地层，当围岩条件较好时工程响应累积程度较低，对施工安全无威胁，本质上无须进行支护；而当围岩无法实现自行平衡时则需要对其实施外部干预，即要适时地施作支护结构以承担施工诱发的附加荷载。
目前，防冲支护方式主要包括锚杆、型钢、喷射混凝土支护、棚索协同支护等方式。锚杆支护技术是各种支护中较为经济合理的支护手段，广泛应用到煤矿、金属矿山、水利工程、隧道和其他地下工程中，但由于锚杆体系允许的围岩变形量小，因此在动载作用下的围岩支护中难以推广应用。型钢支护可提供较高的支撑能力，然而支架壁后若不能进行有效的充填处理会造成支架受力不均，导致支撑能力不能充分发挥，冲击作用时极易发生整体失稳破坏。喷射混凝土支护可一定程度上增强围岩表面强度，起到减小和阻止围岩变形作用，但在抵抗冲击载荷方面贡献不大。棚索协同支护可增强围岩强度，提高支护能力，在冲击波作用下仍表现为支护不足。同时，大量支护破坏统计结果表明，支架破坏不是由于支架强度不足。
目前，所采用的围岩支护结构具有不足之处，由于外荷载震动作用，容易导致支护结构断裂甚至坍塌，造成隧道内围岩结构受损或者倒塌，存在不安全因素，无法保证施工的安全性。
发明内容
为了解决由于外荷载震动作用，容易导致支护结构断裂甚至坍塌，造成隧道内围岩结构受损或者倒塌，存在不安全因素，无法保证施工的安全性等问题。
发明提供了地震带下半刚性半柔性 抗冲击隧道围岩支护结构及其施工方法，该抗冲击围岩支护结构具有缓冲材料，能够保证刚性支护的安全性，具有较好的吸能效果，减少冲击荷载对支护结构的冲击作用。
本发明采用以下的技术方案：
地震带下半刚性半柔性抗冲击隧道围岩支护结构及其施工方法，由围岩体、多孔金属墙板、刚性支护、拉杆、锚具、台座、多孔金属垫板、多孔金属套筒、挡板和钻头组成，多孔金属墙板置于围岩体的外部，刚性支护置于多孔金属墙板外部，多孔金属套筒套在拉杆上，多孔金属垫板和台座安装在拉杆上，锚具置于台座外部，锚具安装在拉杆端部，挡板和钻头安装在拉杆底部。
优选地，所述多孔金属墙板、多孔金属套筒孔径为10~18mm，多孔金属垫板孔径为4~7mm。
优选地，所述拉杆半径25~35mm，长度为3m~4m。
优选地，所述拉杆沿隧道边缘排列，间距为0.7～1.4m，拉杆呈梅花状排列或矩形排列，拉杆之间的水平间距和垂直间距均为1.4～1.8m。
优选地，所述拉杆先安装好多孔金属套筒，采用锚具固定，将拉杆连接多孔金属套筒的装置送入锚孔并推到预定位置。
优选地，所述多孔金属墙板、多孔金属套筒、多孔金属垫板均采用多孔金属材料。
优选地，所述的刚性支护是采用钢筋制作成的钢筋网。
地震带下半刚性半柔性抗冲击隧道围岩支护结构及其施工方法，具体施工步骤如下：
A）根据隧道设计断面形状及尺寸开挖隧道，并在围岩体表面喷射50mm厚混凝土找平层，设计强度不低于C20；
B）待混凝土找平层初凝后，对围岩体进行向下钻孔，倾角15°～25°，采用所述拉杆与多孔金属套筒打入围岩内部并露出，采用注浆设备向拉杆周围进行注浆加固；
C）拉杆逐渐稳固后进行多孔金属墙板的布设，采用临时固定，将多孔金属墙板与刚性支护进行固定；
D）待多孔金属墙板与刚性支护固定之后，采用锚具与台座将拉杆端部、多孔金属墙板和刚性支护进行锚定，然后采用喷浆设备进行混凝土层的喷射。
本发明的有益效果是：在围岩体和刚性支护中间加入多孔金属墙板和拉杆外部增加多孔金属套筒，以及增加多孔金属垫板，能够保证刚性支护的安全性，以至于增加围岩体的安全性，多孔金属材料具有较好的吸能效果及减震效果，减少冲击荷载对支护结构的冲击作用，多孔金属材料能够吸附混凝土，增加锚杆整体与墙体的粘结性，受到冲击后，多孔金属材料压缩后具有较高的刚性，能够保证隧道的安全施工，提高隧道施工过程中的稳定性。
附图说明
图1为本发明半刚性半柔性支护结构示意图。
图2为本发明墙体部位结构示意图。
图3为本发明锚杆部位结构示意图。
图4为本发明锚具部位示意图。
图中，1.围岩体，2.多孔金属墙板，3.刚性支护，4.拉杆，5.锚具，6.台座，7.多孔金属垫板，8.多孔金属套筒，9.挡板，10.钻头。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体的说明：
地震带下半刚性半柔性抗冲击隧道围岩支护结构及其施工方法，由围岩体1、多孔金属墙板2、刚性支护3、拉杆4、锚具5、台座6、多孔金属垫板7、多孔金属套筒8、挡板9和钻头10组成，多孔金属墙板2置于围岩体1的外部，刚性支护3置于多孔金属墙板2外部，多孔金属套筒8套在拉杆4上，多孔金属垫板7和台座6安装在拉杆4上，锚具5置于台座6外部，锚具5安装在拉杆4端部，挡板9和钻头10安装在拉杆4底部。
开挖隧道至1.6～3.0m，朝围岩体1斜向下钻孔，倾角15°～25°，在孔中放入拉杆4与多孔金属套筒8的杆体，在隧道中按预设位置钻孔，间距为0.7～1.4m，拉杆4呈梅花状排列或矩形排列，拉杆4之间的水平间距和垂直间距均为1.4～1.8m，孔径100～150mm，孔深为3.2m~4.2m。
在使用时，先将挡板9和钻头10安装在拉杆4底部，然后将多孔金属套筒8安装在拉杆4上，将安装好的拉杆4安装在墙体内部，将多孔金属墙板2和刚性支护3安装在围岩体1上，将拉杆4顶部位置卡与刚性支护3上，将多孔金属垫板7和台座6安装在拉杆4顶部，采用锚具5将拉杆4和刚性支护3固定在墙体上。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
