阅读说明：本技术 一种小净距隧道的加固结构及施工方法 (reinforcing structure of small-clear-distance tunnel and construction method ) 是由 李志军 任刚 王�锋 侯云乾 郭斌 王艳飞 吴雪飞 罗雨 胡曙光 周海霞 王伟 于 2019-07-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种小净距隧道的加固结构,包括设置在小净距隧道的中岩柱上的中空注浆锚杆、预应力锚杆及导管注浆锚杆,中空注浆锚杆和导管注浆锚杆均一端插入中岩柱中,预应力锚杆两端分别位于小净距隧道的两个隧道内；相邻的两个中空注浆锚杆或导管注浆锚杆上均套接有同一个钢片,中空注浆锚杆和导管注浆锚杆位于隧道内的端部均设置有第一螺帽,预应力锚杆的两端分别设置有第二螺帽。一种小净距隧道的施工方法,首先在先行隧道加装中空注浆锚杆和导管注浆锚杆,然后再在后行隧道加装中空注浆锚杆和导管注浆锚杆,最后加装预应力锚杆。本发明提高了小净距隧道中的中岩柱的稳定性。(the invention discloses a reinforcing structure of a small clear distance tunnel, which comprises a hollow grouting anchor rod, a prestressed anchor rod and a conduit grouting anchor rod which are arranged on a middle rock pillar of the small clear distance tunnel, wherein the uniform ends of the hollow grouting anchor rod and the conduit grouting anchor rod are inserted into the middle rock pillar, and the two ends of the prestressed anchor rod are respectively positioned in two tunnels of the small clear distance tunnel; the two adjacent hollow grouting anchor rods or the conduit grouting anchor rods are sleeved with the same steel sheet, the end parts of the hollow grouting anchor rods and the conduit grouting anchor rods, which are located in the tunnel, are provided with first screw caps, and the two ends of the prestressed anchor rods are provided with second screw caps respectively. A construction method of a small clear distance tunnel comprises the steps of firstly installing a hollow grouting anchor rod and a conduit grouting anchor rod on a first-going tunnel, then installing a hollow grouting anchor rod and a conduit grouting anchor rod on a second-going tunnel, and finally installing a prestressed anchor rod. The invention improves the stability of the medium rock pillar in the small clear distance tunnel.)

一种小净距隧道的加固结构及施工方法

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，特别是涉及一种小净距隧道的加固结构及施工方法。

背景技术

小净距隧道的稳定性主要取决于中岩柱的稳定性，但中岩柱稳定性差且容易开裂是困扰小净距隧道施工的主要问题，而且隧道大部分采用先后掘进施工，后行隧道开挖***总会影响先行隧道的稳定性，甚至会导致围岩塌落，开挖断面不受控制的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种小净距隧道的加固结构及施工方法，以解决上述现有技术存在的问题，减小中岩柱的竖向位移和横向位移，提高小净距隧道中的中岩柱的稳定性，减小***开挖对隧道已开挖断面的扰动，保障隧道建设自身的安全。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种小净距隧道的加固结构，包括设置在小净距隧道的中岩柱上的若干个中空注浆锚杆、若干个预应力锚杆及若干个导管注浆锚杆，所述中空注浆锚杆设置于所述中岩柱的上部，所述导管注浆锚杆设置于所述中岩柱的下部，所述中空注浆锚杆和所述导管注浆锚杆均一端***所述中岩柱中，所述预应力锚杆贯穿所述中岩柱且所述预应力锚杆的两端分别位于所述小净距隧道的两个隧道内；相邻的两个所述中空注浆锚杆或所述导管注浆锚杆上均套接有同一个钢片，所述中空注浆锚杆和所述导管注浆锚杆位于所述隧道内的端部均设置有第一螺帽，所述钢片位于所述第一螺帽和所述中岩柱的侧壁之间，所述预应力锚杆的两端分别设置有第二螺帽。

优选地，所述中空注浆锚杆、所述预应力锚杆及所述导管注浆锚杆分别分为若干行均匀分布，水平相邻的两个所述中空注浆锚杆或所述导管注浆锚杆上均套接有同一个钢片；所述钢片的中间为凸出部、两边为扁平部，所述扁平部上设置有一个用于穿过所述中空注浆锚杆、所述预应力锚杆或所述导管注浆锚杆的通孔，相邻的两个所述钢片的安装方向相反且扣合在一起。

优选地，所述扁平部的厚度为5mm，所述凸出部的厚度为10mm。

优选地，所述中空注浆锚杆设置在所述中岩柱的顶端至所述中岩柱的3/5高度区域内，所述导管注浆锚杆设置在所述中岩柱的底端至所述中岩柱的2/5高度区域内，所述预应力锚杆设置在所述中岩柱的2/5高度至所述中岩柱的3/5高度区域内。

优选地，所述第二螺帽一端设置有一个圆环，所述第二螺帽的外壁上设置有四个加强肋，且所述加强肋与所述圆环固连。

优选地，所述中空注浆锚杆通过泥浆与围岩固连，所述中空注浆锚杆与所述围岩形成联合加固体，所述导管锚杆与周围的岩体形成压缩带。

优选地，所述中空注浆锚杆向上倾斜，所述预应力锚杆水平，所述导管锚杆向下倾斜。

本发明还提供一种小净距隧道的施工方法，包括以下步骤：

(1)在软弱破碎地区开挖小净距隧道，围岩***采用光面***，开挖进尺按0.5m控制，每个循环进行支护施工，当小净距隧道先行隧道开挖完成后，将先行隧道中的中岩柱的下部采用导管注浆锚杆，锚固范围为所述中岩柱的底端到2/5高度处；将所述中岩柱的上部采用中空注浆锚杆加固，锚固范围为所述中岩柱距离地面3/5高度处到中岩柱顶端，所述导管注浆锚杆和所述中空注浆锚杆安装完成后进行安装水平两孔钢片固定，两孔钢片正反相连，每一个钢片连接两个相邻的同一水平线的所述导管注浆锚杆或所述中空注浆锚杆，拼接完成后用第一螺帽固定，使同一水平线的所述导管注浆锚杆或同一水平线的所述中空注浆锚杆连接为一个整体，之后进行注浆；

(2)进行后行隧道的开挖，当所述后行隧道开挖完成后，将所述后行隧道中的中岩柱的下部采用导管注浆锚杆，锚固范围为所述中岩柱的底端到2/5高度处；将所述后行隧道中的所述中岩柱的上部采用中空注浆锚杆加固，锚固范围为所述中岩柱距离地面3/5高度处到中岩柱顶端，所述导管注浆锚杆和所述中空注浆锚杆安装完成后进行安装水平两孔钢片固定，两孔钢片正反相连，每一个钢片连接两个相邻的同一水平线的所述导管注浆锚杆或所述中空注浆锚杆，拼接完成后用第一螺帽固定，使同一水平线的所述导管注浆锚杆或同一水平线的所述中空注浆锚杆连接为一个整体，之后进行注浆、喷射混凝土；

(3)在中岩柱的中部安装预应力锚杆，所述预应力锚杆注浆且水平贯穿所述中岩柱，所述预应力锚杆的两端并同时用第二螺帽固定预紧；

(4)仰拱开挖及二衬施工：隧道洞身开挖完成后，及时进行仰拱支护，封闭成环，及时喷射混凝土完成二衬支护，衬砌各项施工工艺和技术指标必须满足设计或规范要求。

本发明小净距隧道的加固结构及施工方法相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明小净距隧道的加固结构及施工方法减小了中岩柱的竖向位移和横向位移，提高了小净距隧道中的中岩柱的稳定性，减小了***开挖对隧道已开挖断面的扰动，保障了隧道建设自身的安全。本发明小净距隧道的加固结构及施工方法有效减小了后行隧道对先行隧道的影响，减小了中岩柱变形对先行隧道产生的压力影响，可以防止先行隧道开挖断面的扩大，做到隧道断面大小不受开挖***的影响。进行初期支护，通过导管注浆锚杆、中空注浆锚杆、预应力锚杆把中岩柱分三个部分进行不同形式的锚固，将中岩柱分区域锚固更能充分利用围岩的自承能力，提高了围岩力学参数的稳定性，改变应力状态后的中夹岩受力变化，还能节约经济成本。导管注浆锚杆和中空注浆锚杆打入后先进行初喷，这对于控制围岩早期变形，减小后行隧道***掘进对先行隧道的影响。两孔钢片制作简单，操作简单，通过第一螺套的紧固，使钢片和中岩柱充分接触，钢片有较好的受力环境，能够对不良地质段的环向围岩初衬起到分担受力变形的作用；钢片可操作性大，可根据不良地质段的范围调整长度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明小净距隧道的加固结构的结构示意图；

图2为本发明小净距隧道的加固结构的部分结构示意图一；

图3为本发明小净距隧道的加固结构的部分结构示意图二；

图4为本发明小净距隧道的加固结构中钢片的结构示意图一；

图5为本发明小净距隧道的加固结构中钢片的结构示意图二；

图6为本发明小净距隧道的加固结构中第二螺帽的结构示意图一；

图7为本发明小净距隧道的加固结构中第二螺帽的结构示意图二；

其中，1-中空注浆锚杆，2-预应力锚杆，3-导管注浆锚杆，4-混凝土层，5-围岩，6-第一螺帽，7-钢片，71-通孔，8-第二螺帽，81-加强肋。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种小净距隧道的加固结构及施工方法，以解决上述现有技术存在的问题，减小中岩柱的竖向位移和横向位移，提高小净距隧道中的中岩柱的稳定性，减小***开挖对隧道已开挖断面的扰动，保障隧道建设自身的安全。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-7所示，本实施例小净距隧道的加固结构，包括设置在小净距隧道的中岩柱上的若干个中空注浆锚杆1、若干个预应力锚杆2及若干个导管注浆锚杆3，中空注浆锚杆1向上倾斜，预应力锚杆2水平，导管锚杆向下倾斜；中空注浆锚杆1设置于中岩柱的上部，导管注浆锚杆3设置于中岩柱的下部，中空注浆锚杆1和导管注浆锚杆3均一端***中岩柱中，预应力锚杆2贯穿中岩柱且预应力锚杆2的两端分别位于小净距隧道的两个隧道内；中空注浆锚杆1和导管注浆锚杆3位于隧道内的端部均设置有第一螺帽6，预应力锚杆2的两端分别设置有第二螺帽8。

中空注浆锚杆1、预应力锚杆2及导管注浆锚杆3分别分为若干行均匀分布，水平相邻的两个中空注浆锚杆1或导管注浆锚杆3上均套接有同一个钢片7；钢片7的中间为凸出部、两边为扁平部，扁平部上设置有一个用于穿过中空注浆锚杆1、预应力锚杆2或导管注浆锚杆3的通孔71，相邻的两个钢片7的安装方向相反且扣合在一起，钢片7位于第一螺帽6和中岩柱的侧壁之间，通过第一螺套的紧固，使钢片7和中岩柱充分接触，钢片7有较好的受力环境，能够对不良地质段的环向围岩5初衬起到分担受力变形的作用；钢片7可操作性大，可根据不良地质段的范围调整长度。扁平部的厚度为5mm，凸出部的厚度为10mm，两个钢片7的扁平部重叠在一起后的总厚度正好于凸出部的厚度相同。通过将同一水平高度的中空注浆锚杆1、导管注浆导管连接为整体，提高了围岩5的整体性能参数，有效减小了围岩5纵向位移，减小隧道环向坍塌事故的发生

中空注浆锚杆1设置在中岩柱的顶端至中岩柱的3/5高度区域内，导管注浆锚杆3设置在中岩柱的底端至中岩柱的2/5高度区域内，预应力锚杆2设置在中岩柱的2/5高度至中岩柱的3/5高度区域内。

第二螺帽8一端设置有一个圆环，第二螺帽8的外壁上设置有四个加强肋81，且加强肋81与圆环固连，圆环的设置增大了第二螺帽8与初衬的接触面积，提高了预应力锚杆2的效果，给了中岩柱一个侧向压力，增大了中部岩体的受力面积，减小中岩柱围岩5的水平位移，成本低且安装简便。

中空注浆锚杆1通过泥浆与围岩5固连，中空注浆锚杆1与围岩5形成联合加固体，提高围岩5的自稳能力，使的中岩柱的塑性区发生的时间得到延缓，有效的减小了塑性区的范围；导管锚杆与周围的岩体形成压缩带，此压缩带的岩体处于三向受压状态，从而使导管与围岩5形成一个联合加固体，提高了围岩5的自承力。

本实施例还提供一种小净距隧道的施工方法，包括以下步骤：

(1)在软弱破碎地区开挖小净距隧道，围岩5***采用光面***，开挖进尺按0.5m控制，每个循环进行支护施工，当小净距隧道先行隧道开挖完成后，将先行隧道中的中岩柱的下部采用导管注浆锚杆3，锚固范围为中岩柱的底端到2/5高度处；将中岩柱的上部采用中空注浆锚杆1加固，锚固范围为中岩柱距离地面3/5高度处到中岩柱顶端，导管注浆锚杆3和中空注浆锚杆1安装完成后进行安装水平两孔钢片7固定，两孔钢片7正反相连，每一个钢片7连接两个相邻的同一水平线的导管注浆锚杆3或中空注浆锚杆1，拼接完成后用第一螺帽6固定，使同一水平线的导管注浆锚杆3或同一水平线的中空注浆锚杆1连接为一个整体，之后进行注浆；

(2)进行后行隧道的开挖，当后行隧道开挖完成后，将后行隧道中的中岩柱的下部采用导管注浆锚杆3，锚固范围为中岩柱的底端到2/5高度处；将后行隧道中的中岩柱的上部采用中空注浆锚杆1加固，锚固范围为中岩柱距离地面3/5高度处到中岩柱顶端，导管注浆锚杆3和中空注浆锚杆1安装完成后进行安装水平两孔钢片7固定，两孔钢片7正反相连，每一个钢片7连接两个相邻的同一水平线的导管注浆锚杆3或中空注浆锚杆1，拼接完成后用第一螺帽6固定，使同一水平线的导管注浆锚杆3或同一水平线的中空注浆锚杆1连接为一个整体，之后进行注浆、喷射混凝土；

(3)在中岩柱的中部安装预应力锚杆2，预应力锚杆2注浆且水平贯穿中岩柱，预应力锚杆2的两端并同时用第二螺帽8固定预紧；

(4)仰拱开挖及二衬施工：隧道洞身开挖完成后，及时进行仰拱支护，封闭成环，及时喷射混凝土完成二衬支护，衬砌各项施工工艺和技术指标必须满足设计或规范要求。

经实践检验，本实施例小净距隧道的加固结构及施工方法较常规加固竖向位移降低约80％，水平位移降低约20％；竖向应力减小5％～10％，加固效果十分明显；隧道坍塌或隧道环向围岩5衬砌碎裂情况明显降低。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“顶”、“底”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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。此外，术语“第一”、“笫二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。