一种边坡破碎岩体整体式加强结构及施工方法

本发明涉及隧道边坡工程加固，具体涉及一种边坡破碎岩体整体式加强结构及施工方法。

背景技术：

1、在隧道及地下工程建设中，破碎围岩段的加固支护是保障施工安全与结构长期稳定性的核心环节。传统隧道初期支护普遍采用锚杆配合钢筋网喷射混凝土的喷锚支护体系，通过锚杆锚固围岩、喷射混凝土封闭岩面，实现对围岩的初步加固，广泛应用于铁路隧道、公路隧道、水利输水隧洞等各类地下工程的围岩支护作业。

2、但对于围岩破碎程度高、断层破碎带厚度大的隧道区段，常规锚杆仅能实现单一点状锚固，无法对围岩内部的交错裂隙进行整体胶结填充，支护结构与深部破碎围岩难以形成协同受力的整体。在地下水渗流、围岩应力重分布的长期作用下，易出现围岩松动剥落、喷层开裂、渗漏水等病害，严重时甚至引发局部塌方、支护结构失稳，直接影响隧道施工安全与运营耐久性。此外，现有支护方案多依赖工程经验进行参数选型，针对不同破碎深度、不同岩性的围岩缺乏量化的设计计算方法，支护质量与安全储备的可控性较差。

3、因此，亟需一种能够实现隧道破碎围岩深部注浆加固与面层支护一体化的整体式加强结构，提升破碎围岩的整体性与支护体系的协同受力能力，保障隧道工程的施工安全与长期服役性能。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有技术中传统锚杆喷砼支护对厚层破碎岩体加固效果差，整体性不足，易受雨水侵蚀引发二次滑坡与渗漏的问题，提供一种边坡破碎岩体整体式加强结构及施工方法。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一方面，一种边坡破碎岩体整体式加强结构，包括空心钢管、钢筋网和喷射混凝土。所述空心钢管包括注浆段和喷砼段，所述注浆段埋设于破碎岩体内部，所述喷砼段外露于破碎岩体坡面。所述钢筋网包括下层钢筋网和上层钢筋网，所述下层钢筋网与所述注浆段固定连接，所述下层钢筋网贴附于破碎岩体坡面，所述上层钢筋网与所述喷砼段固定连接，所述上层钢筋网和所述下层钢筋网间隔设置。所述注浆段的侧壁开设有注浆孔洞，所述注浆段的底部设置有可向外扩张的张口锥形结构。所述喷射混凝土覆盖所述上层钢筋网与所述喷砼段，且填充于所述空心钢管内。

4、进一步地，所述上层钢筋网焊接固定于距所述喷砼段端部3-5cm的位置。

5、进一步地，还包括斜向加强钢筋，所述斜向加强钢筋分别与横向布置的所述空心钢管、纵向布置的所述空心钢管焊接固定。

6、更进一步地，所述斜向加强钢筋的直径大于所述钢筋网的钢筋直径。

7、进一步地，所述下层钢筋网与所述注浆段焊接固定，所述上层钢筋网与所述斜向加强钢筋连接处采用绑扎连接。

8、进一步地，所述空心钢管的外径d满足如下设计计算公式：

9、

10、式中，g为空心钢管承担的最大剪切力，t为空心钢管内外径之比，[τ]为空心钢管的最大抗剪强度。

11、进一步地，所述下层钢筋网焊接于所述空心钢管的侧面，在同一根所述下层钢筋网的所述空心钢管沿该钢筋两侧布置。

12、另一方面，一种边坡破碎岩体整体式加强结构的施工方法，包括以下步骤：

13、s1、结合地质勘察报告确定岩体破碎深度，计算空心钢管抗剪切力参数，将所述空心钢管加工形成侧壁带注浆孔洞、底部带张口锥形结构。

14、s2、将所述空心钢管安装于破碎边坡，使所述空心钢管的注浆段埋入破碎岩体内部，喷砼段外露于破碎边坡坡面。

15、s3、向所述空心钢管内部进行高压注浆，待所述空心钢管侧壁出现持续冒浆后停止注浆。

16、s4、将下层钢筋网固定连接于所述注浆段，将上层钢筋网固定连接于所述喷砼段。

17、s5、自上而下喷射混凝土，使混凝土覆盖所述上层钢筋网与所述喷砼段，形成整体加固结构。

18、进一步地，步骤三中，停止注浆后静置3-5min，若所述空心钢管侧壁的注浆液无下陷现象，判定注浆作业完成。

19、进一步地，步骤四完成后，在横向布置的所述空心钢管与纵向布置的所述空心钢管之间焊接斜向加强钢筋。

20、现有技术相比，本发明具备以下显著的有益效果：

21、1.采用空心钢管注浆结合双层钢筋网喷砼的结构形式，实现破碎岩体内部裂隙胶结与坡面面层支护的一体化加固，显著提升厚层破碎边坡的整体性与抗滑移能力。

22、2.空心钢管底部设置可扩张张口锥形结构，配合侧壁注浆孔洞可实现底部与侧向全方位注浆，充分填充岩体空隙，阻断雨水渗透路径，避免岩体劣化。

23、3.整体结构布置灵活，配套明确的参数设计方法与施工流程，适配不同破碎深度的边坡工况，施工质量可控，可有效降低工程长期运行风险。

1.一种边坡破碎岩体整体式加强结构，其特征在于，包括空心钢管、钢筋网和喷射混凝土；

2.根据权利要求1所述的一种边坡破碎岩体整体式加强结构，其特征在于，所述上层钢筋网焊接固定于距所述喷砼段端部3-5cm的位置。

3.根据权利要求1所述的一种边坡破碎岩体整体式加强结构，其特征在于，还包括斜向加强钢筋，所述斜向加强钢筋分别与横向布置的所述空心钢管、纵向布置的所述空心钢管焊接固定。

4.根据权利要求3所述的一种边坡破碎岩体整体式加强结构，其特征在于，所述斜向加强钢筋的直径大于所述钢筋网的钢筋直径。

5.根据权利要求4所述的一种边坡破碎岩体整体式加强结构，其特征在于，所述下层钢筋网与所述注浆段焊接固定，所述上层钢筋网与所述斜向加强钢筋的连接处采用绑扎连接。

6.根据权利要求1所述的一种边坡破碎岩体整体式加强结构，其特征在于，所述空心钢管的外径d满足如下设计计算公式：

7.根据权利要求1所述的一种边坡破碎岩体整体式加强结构，其特征在于，所述下层钢筋网焊接于所述空心钢管的侧面，在同一根所述下层钢筋网的所述空心钢管沿该钢筋两侧布置。

8.一种边坡破碎岩体整体式加强结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种边坡破碎岩体整体式加强结构的施工方法，其特征在于，步骤s3中，停止注浆后静置3-5min，若所述空心钢管侧壁的注浆液无下陷现象，判定注浆作业完成。

10.根据权利要求8所述的一种边坡破碎岩体整体式加强结构的施工方法，其特征在于，步骤s4完成后，在横向布置的所述空心钢管与纵向布置的所述空心钢管之间焊接斜向加强钢筋。