一种硬岩隧道可调水压的复合式衬砌结构及其施工方法与流程

本发明涉及硬岩隧道防排水及支护，特别是涉及一种硬岩隧道可调水压的复合式衬砌结构及其施工方法。

背景技术：

1、钻爆法是隧道施工中常用的施工方法，具有灵活性高、适用范围广、经济性好等特点，在硬岩隧道掘进中应用广泛。钻爆法用于硬岩隧道施工时，由于硬岩隧道围岩硬度大、节理裂隙的发育程度以及岩石的破碎程度不同，因此钻爆法施工普遍存在严重的超欠挖现象。

2、隧道超欠挖现象影响初期喷射混凝土表面平整度，对后期防水膜的铺设的均匀性也有影响。传统复合式衬砌多采用初支和二衬之间铺设高分子防水膜+土工布进行防水，但由于钻爆法施工存在超欠挖现象，导致初支表面凹凸不平，并且有较大空洞，防水膜不能和初期支护基面紧密贴合，二次衬砌浇筑时产生的挤压力易使得防水膜受拉伸破坏。

3、除此之外，现有隧道施工采用的防水卷材接缝多，防水体系渗漏隐患部位多；基面的锚杆头及后续钢筋绑扎工序易对防水膜造成穿刺和损伤，修补困难。

4、有鉴于此，如何提供一种能够部分或全部解决上述技术问题的隧道施工方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种硬岩隧道可调水压的复合式衬砌结构及其施工方法，以解决现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种硬岩隧道可调水压的复合式衬砌结构，钻爆施工形成隧道，隧道具有围岩，包括：

3、中空注浆锚杆，所述中空注浆锚杆嵌设于所述围岩内，其注浆端延伸至隧道内，围岩内部通过所述中空注浆锚杆注浆形成注浆支护层；

4、初期支护层，所述初期支护层设置于所述围岩的内表面，所述中空注浆锚杆的注浆端嵌入所述初期支护层中；

5、喷膜防水层，所述喷膜防水层喷涂设置于所述初期支护层的内表面；

6、二次衬砌层，所述二次衬砌层设置于所述喷膜防水层的内表面。

7、进一步的，所述中空注浆锚杆包括：

8、杆体，所述杆体的一端为注浆端，所述杆体的另一端伸入所述围岩内的注浆区域；

9、锚固螺母，所述杆体通过锚固螺母与所述围岩固定，所述锚固螺母和所述围岩之间设置有垫板。

10、进一步的，所述喷膜防水层为双面高黏结防水层。

11、进一步的，还包括排水机构，所述排水机构能够排出初期支护层的渗漏水以及地下水。

12、进一步的，所述排水机构包括：

13、环向排水盲管，所述喷膜防水层对应隧道的边墙以及拱顶布置，所述环向排水盲管一端靠近隧道的拱底，另一端沿所述初期支护层的内表面向上延伸，部分所述环向排水盲管位于所述初期支护层和所述喷膜防水层之间；

14、纵向排水盲管，所述纵向排水盲管位于隧道的拱脚处并沿隧道的长度方向设置；

15、横向排水盲管，所述横向排水盲管沿隧道的宽度方向设置，所述横向排水盲管一端通过第一三通与所述纵向排水盲管以及环向排水盲管连通，连通处靠近隧道的拱脚；另一端向隧道的中部延伸，所述横向排水盲管通过第二三通与所述环向排水盲管连通，连通处靠近所述环向排水盲管的一端；

16、中央水沟，所述中央水沟沿隧道的长度方向设置于隧道的中部，所述横向排水盲管的另一端与所述中央水沟连通。

17、进一步的，所述中央水沟低于所述纵向排水盲管并设置于隧道拱底的中心处。

18、进一步的，所述横向排水盲管上设置有压力表和阀门。

19、本发明还提供一种硬岩隧道可调水压的复合式衬砌结构的施工方法，包括以下步骤：

20、s1：在隧道的围岩内插入中空注浆锚杆并通过锚固螺栓固定，通过中空注浆锚杆向围岩内的注浆区域进行注浆，形成注浆支护层；

21、s2：开设中央水沟，同时铺设环向排水盲管、纵向排水盲管和横向排水盲管，将横向排水盲管与中央水沟连通；

22、s3：在围岩内表面喷涂混凝土，形成初期支护层，混凝土覆盖中空注浆锚杆和环向排水盲管；

23、s4：在初期支护层的内表面对应隧道边墙以及拱顶的位置喷涂防水材料形成喷膜防水层；

24、s5：在喷膜防水层的内表面以及对应隧道仰拱的位置浇筑形成二次衬砌层。

25、进一步的，在步骤s4中，当喷膜防水层喷涂结束后，在对应隧道仰拱的位置铺设复合自粘防水卷材，复合自粘防水卷材与喷膜防水层衔接一体，构成全环防水结构。

26、进一步的，步骤s5包括：

27、s501：在对应隧道仰拱的位置浇筑混凝土；

28、s502：在施工缝中设置遇水膨胀止水条和自粘丁基橡胶钢板止水带；

29、s503：在喷膜防水层的内表面喷射混凝土。

30、本发明公开了以下技术效果：

31、1.针对钻爆法施工导致的超欠挖问题，以及防水膜铺设不均匀的问题，本申请采用中空注浆锚杆向围岩内注浆形成注浆支护层，通过喷涂的方式在初期支护层和二次衬砌层之间形成喷膜防水层，有效解决了硬岩隧道钻爆施工后防水膜铺设不均匀、接缝多等问题。

32、2.喷膜防水层采用双面高黏结防水层，具有高黏结性能和耐久性能，可有效地提高施工速度，阻断两侧透水路径，解决了硬岩隧道传统防水膜施工困难以及防水膜易渗漏水的难题，同时，在隧道边墙至拱顶处与初期支护和二次衬砌粘结形成复合结构，共同承受外部荷载，有效的提高了复合式衬砌的承载能力，减少了二次衬砌厚度，显著降低成本。在对应隧道仰拱的位置铺设复合自粘防水卷材，复合自粘防水卷材与喷膜防水层衔接一体，构成全环防水结构。

33、3.在初期支护层和喷膜防水层之间设置有环向排水盲管，结合纵向排水盲管和横向排水盲管，可将初期支护层的渗漏水引流至中央水沟中排出，有效地解决了硬岩隧道传统防水膜施工困难以及防水膜易渗漏水的难题。横向排水盲管上设置压力表和阀门，可调节排水水压，使作用在复合式衬砌上的水压力分布更为合理。

技术特征：

1.一种硬岩隧道可调水压的复合式衬砌结构，钻爆施工形成隧道，隧道具有围岩(1)，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种硬岩隧道可调水压的复合式衬砌结构，其特征在于，所述中空注浆锚杆(5)包括：

3.根据权利要求1所述的一种硬岩隧道可调水压的复合式衬砌结构，其特征在于，所述喷膜防水层(3)为双面高黏结防水层。

4.根据权利要求1所述的一种硬岩隧道可调水压的复合式衬砌结构，其特征在于，还包括排水机构，所述排水机构能够排出初期支护层(2)的渗漏水以及地下水。

5.根据权利要求4所述的一种硬岩隧道可调水压的复合式衬砌结构，其特征在于，所述排水机构包括：

6.根据权利要求5所述的一种硬岩隧道可调水压的复合式衬砌结构，其特征在于，所述中央水沟(10)低于所述纵向排水盲管(7)并设置于隧道拱底的中心处。

7.根据权利要求5所述的一种硬岩隧道可调水压的复合式衬砌结构，其特征在于，所述横向排水盲管(9)上设置有压力表(11)和阀门(12)。

8.一种硬岩隧道可调水压的复合式衬砌结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种硬岩隧道可调水压的复合式衬砌结构的施工方法，其特征在于，在步骤s4中，当喷膜防水层(3)喷涂结束后，在对应隧道仰拱的位置铺设复合自粘防水卷材，复合自粘防水卷材与喷膜防水层(3)衔接一体，构成全环防水结构。

10.根据权利要求8所述的一种硬岩隧道可调水压的复合式衬砌结构的施工方法，其特征在于，步骤s5包括：

技术总结本发明公开一种硬岩隧道可调水压的复合式衬砌结构及其施工方法，涉及硬岩隧道防排水及支护技术领域钻爆施工形成隧道，隧道具有围岩，包括：中空注浆锚杆，中空注浆锚杆嵌设于围岩内，其注浆端延伸至隧道内，围岩内部通过中空注浆锚杆注浆形成注浆支护层；初期支护层，初期支护层设置于围岩的内表面，中空注浆锚杆的注浆端嵌入初期支护层中；喷膜防水层，喷膜防水层喷涂设置于初期支护层的内表面；二次衬砌层，二次衬砌层设置于喷膜防水层的内表面。采用中空注浆锚杆向围岩内注浆形成注浆支护层，通过喷涂的方式在初期支护层和二次衬砌层之间形成喷膜防水层，有效解决了硬岩隧道钻爆施工后防水膜铺设不均匀、接缝多等问题。技术研发人员：刘锋,王啸天,魏传文,李洛宁,于恒昌,韩勇,周慧颖受保护的技术使用者：山东高速基础设施建设有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10