1.本发明涉及隧洞施工技术领域，尤其涉及一种岩石隧洞的回填衬砌结构及施工方法。
背景技术：
2.当前水利水电工程中，岩石隧洞支护根据围岩类型，分为素混凝土或钢筋网片混凝土喷锚支护、锚杆支护，钢拱架与上述一种或几种支护形式的联合支护，以及混凝土衬砌支护等。对于钢拱架联合支护形式，受开挖方法或岩石条件影响，将会导致隧洞断面开挖不规则、设计隧洞断面尺寸存在较大出入的情况。传统的施工处理措施为定制钢拱架，或钢拱架上加焊支撑副拱，空腔处浇筑混凝土等方式，但这种方式施工过程周期长，无法及时形成支护稳定结构，且成本费用大，使用不便。
技术实现要素：
3.本发明的目的是解决上述问题而提供的一种通过用块石填充空腔，取代了钢拱架副拱，并减少喷锚支护厚度，水泥浆灌浆回填块石、钢拱架和钢筋网片空隙，与围岩形成致密联接整体，缩短支护周期并增强支护效果，满足施工需求的岩石隧洞的回填衬砌结构及施工方法。
4.为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种岩石隧洞的回填衬砌结构，包括隧洞本体，该隧洞本体内设有钢拱架，所述钢拱架的最外侧设有混凝土层，所述混凝土层内设有系统锚杆，隧洞本体的顶部圆弧上设有块石，所述块石的顶部与隧洞岩面相接触，所述块石与隧洞岩面之间的间隙内填充水泥浆液，隧洞本体的顶部圆弧上还设有排水孔，底面圆弧上设有注浆孔，所述水泥浆液通过注浆孔注入块石与隧洞岩面之间的间隙内。
5.优选的，所述隧洞本体的两侧及顶部圆弧内分别设有钢筋网片和纵向联接钢筋，所述钢筋网片敷设至纵向联接钢筋上。
6.优选的，所述系统锚杆包括顶拱锚杆和侧墙锚杆，所述顶拱锚杆均匀的设在隧洞本体的顶部圆弧上，所述侧墙锚杆均匀的设在隧洞本体的两侧，所述顶拱锚杆和侧墙锚杆的端部均与钢筋网片向勾连。
7.一种岩石隧洞的回填衬砌结构的施工方法，包括如下步骤：（1）沿围岩径安装顶拱锚杆和侧墙锚杆，其中顶拱锚杆和侧墙锚杆呈梅花型布置，且与回填衬砌结构内钢筋网片相勾连；（2）沿顶拱径向90
°
范围内布置排水孔，排水孔布置梅花型布置，排水孔内安装pvc排水管，排水管端露出回填衬砌结构；（3）安装钢拱架，锚杆与钢拱架焊接；（4）相邻钢拱架安装纵向联接钢筋，钢筋网片敷设于纵向联接钢筋上，全断面满敷；（5）隧洞岩面与钢筋网片间距大于150mm的空腔内填充块石，间距小于150mm部位，
直接分层喷射混凝土；（6）块石填充区域在注浆孔内安装镀锌灌浆管，灌浆管伸入距岩面100mm位置，外露长度150mm，并安装开闭阀门，排气孔设在灌浆区域的顶部；（7）采用湿喷法喷锚喷射c20混凝土；（8）喷锚结束2h后开始洒水养护，养护期14天；（9）向填充块石区域灌注水泥浆液，水泥浆水灰比为0.6：1，灌浆压力0.2mpa～0.3mpa；（10）回填灌浆结束7天后，灌浆区域钻孔进行质量检查。
8.本发明公开的一种岩石隧洞的回填衬砌结构及施工方法，包括隧洞本体，该隧洞本体内设有钢拱架，所述钢拱架的最外侧设有混凝土层，所述混凝土层内设有系统锚杆，隧洞本体的顶部圆弧上设有块石，所述块石的顶部与隧洞岩面相接触，所述块石与隧洞岩面之间的间隙内填充水泥浆液，隧洞本体的顶部圆弧上还设有排水孔，底面圆弧上设有注浆孔，所述水泥浆液通过注浆孔注入块石与隧洞岩面之间的间隙内；该发明岩石隧洞的回填衬砌结构及施工方法通过用块石填充空腔，取代了钢拱架副拱，并减少喷锚支护厚度，水泥浆灌浆回填块石、钢拱架和钢筋网片空隙，与围岩形成致密联接整体，缩短支护周期并增强支护效果，满足施工需求。
附图说明
9.图1为本发明一种岩石隧洞的回填衬砌结构的结构示意图。
10.其中：1、钢拱架；2、混凝土层；3、顶拱锚杆；4、块石；5、水泥浆液；6、隧洞岩面；7、排水孔；8、注浆孔；9、钢筋网片；10、纵向联接钢筋；11、侧墙锚杆。
具体实施方式
11.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。附图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
12.请参照图1，本发明的技术方案为：一种岩石隧洞的回填衬砌结构，包括隧洞本体，该隧洞本体内设有钢拱架1，所述钢拱架1的最外侧设有混凝土层2，所述混凝土层2内设有系统锚杆，隧洞本体的顶部圆弧上设有块石4，所述块石4的顶部与隧洞岩面6相接触，所述块石4与隧洞岩面6之间的间隙内填充水泥浆液5，隧洞本体的顶部圆弧上还设有排水孔7，底面圆弧上设有注浆孔8，所述水泥浆液5通过注浆孔8注入块石4与隧洞岩面6之间的间隙内，其中块石4为毛石，选料为非风化岩石，通过用块石4填充空腔，取代了钢拱架副拱，并减少喷锚支护厚度，水泥浆灌浆回填块石、钢拱架和钢筋网片空隙，与围岩形成致密联接整体。
13.在本发明方案中，所述隧洞本体的两侧及顶部圆弧内分别设有钢筋网片9和纵向联接钢筋10，所述钢筋网片9敷设至纵向联接钢筋10上，所述系统锚杆包括顶拱锚杆3和侧墙锚杆11，所述顶拱锚杆3均匀的设在隧洞本体的顶部圆弧上，所述侧墙锚杆11均匀的设在隧洞本体的两侧，所述顶拱锚杆3和侧墙锚杆11的端部均与钢筋网片9向勾连。
14.一种岩石隧洞的回填衬砌结构的施工方法，包括如下步骤：（1）沿围岩径安装顶拱锚杆3和侧墙锚杆11，其中顶拱锚杆3和侧墙锚杆11呈梅花
型布置，布置间距为2m
×
2m，锚杆直径为φ25mm，侧墙锚杆11长度2m～3m，顶拱锚杆3长度4.5m，锚杆外露长度200mm～300mm,且与回填衬砌结构内钢筋网片相勾连。
15.（2）沿顶拱径向90
°
范围内布置排水孔7布置间距为3m
×
3m，钻孔设备为yt28气腿式凿岩机，排水孔深度3m，孔径50mm，排水孔7布置梅花型布置，排水孔7内安装pvc排水管，排水管端露出回填衬砌结构；pvc排水管钻φ10mm排水孔，排水孔沿长度每500mm布置一组，相邻组排水孔位交错布设，一组四个，对称钻孔。
16.（3）安装钢拱架1，安装间距0.8m～1.5m，具体安装间距根据围岩类型和裂隙发育程度调整，单榀钢拱架按先立柱后顶拱的顺序分段组装，高强螺栓联接，立柱安装于坚硬岩石基础上。随时施打定位锚杆，锚杆直径φ25mm，入岩深度1.5m，锚杆与钢拱架1焊接，用于固定钢拱架1。
17.（4）相邻钢拱架安装纵向联接钢筋10，直径φ25mm，安装间距1.5m，钢筋网片敷设于纵向联接钢筋上，网片规格为200mm
×
200mm，φ6mm直径，全断面满敷；相邻钢筋网片按照钢筋规范要求搭接。
18.（5）隧洞岩面6与钢筋网片间距大于150mm的空腔内填充块石4，块石4采用毛石填充，选料为非风华岩石，干净无泥屑，毛石块4径为150mm～300mm，毛石充填体积均匀密实，间距小于150mm部位，直接分层喷射混凝土层2。
19.（6）块石填充区域在注浆孔内安装镀锌灌浆管，灌浆管伸入距岩面100mm位置，外露长度150mm，并安装开闭阀门，单个灌浆管注浆区域不大于10m2，排气孔设在灌浆区域的顶部，对于贯通毛石填充区域，可按3m
×
3m间距设置灌浆管，排气孔由相邻灌浆部位孔替代。
20.（7）采用湿喷法喷锚喷射c20混凝土，设备选用tk800转子式湿喷机，混凝土坍落度大于10mm，喷锚厚度不小于150mm。喷射工作风压0.4mpa～0.7mpa,自下而上分层喷射。侧墙单层喷射厚度不超80mm。顶拱单层喷射厚度不超过50mm。分层喷射混凝土层2时,后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行。
21.（8）喷锚结束2h后开始洒水养护，养护期14天，外界气温较高时，可增加洒水遍数，洒水遍数以保证喷射混凝土面湿润为准。当气温低于5℃时，停止洒水养护。
22.（9）向填充块石区域灌注水泥浆液5，水泥浆水灰比为0.6：1，灌浆压力0.2mpa～0.3mpa，灌浆设备采用3sns灌浆泵，纯压式灌浆。回填灌浆分区分段进行，每区段长度不大于50m，且区段端部用混凝土封堵严密。单个区段灌浆分两个次序进行，先灌ⅰ序孔，后灌ⅱ序孔，按照自下而上，由低向高的原则分序灌注。顶端排气孔排出水泥浆时，关闭排气管阀门，在设计压力下持续灌浆10min后关闭灌浆管阀门，停止灌浆。完成回填衬砌所有工序操作。
23.（10）回填灌浆结束7天后，灌浆区域钻孔进行质量检查，向孔内注入水灰比为2：1的水泥液，在设计压力下，初始注浆量不超10l即为合格。不合格部位仍按步骤9进行补强灌浆，进一步地完成所有回填衬砌所有施工工序。
24.该发明岩石隧洞的回填衬砌结构的施工方法成功解决隧洞开挖不规则导致联合支护周期长和支护效果不理想的问题，通过用块石填充空腔，取代了钢拱架副拱，并减少喷锚支护厚度，水泥浆灌浆回填块石、钢拱架和钢筋网片空隙，与围岩形成致密联接整体，从而提高整体稳定性。
25.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。技术特征：
1.一种岩石隧洞的回填衬砌结构，包括隧洞本体，其特征在于，该隧洞本体内设有钢拱架，所述钢拱架的最外侧设有混凝土层，所述混凝土层内设有系统锚杆，隧洞本体的顶部圆弧上设有块石，所述块石的顶部与隧洞岩面相接触，所述块石与隧洞岩面之间的间隙内填充水泥浆液，隧洞本体的顶部圆弧上还设有排水孔，底面圆弧上设有注浆孔，所述水泥浆液通过注浆孔注入块石与隧洞岩面之间的间隙内。2.根据权利要求1所述的岩石隧洞的回填衬砌结构，其特征在于，所述隧洞本体的两侧及顶部圆弧内分别设有钢筋网片和纵向联接钢筋，所述钢筋网片敷设至纵向联接钢筋上。3.根据权利要求2所述的岩石隧洞的回填衬砌结构，其特征在于，所述系统锚杆包括顶拱锚杆和侧墙锚杆，所述顶拱锚杆均匀的设在隧洞本体的顶部圆弧上，所述侧墙锚杆均匀的设在隧洞本体的两侧，所述顶拱锚杆和侧墙锚杆的端部均与钢筋网片向勾连。4.根据权利要求1-3任一所述的岩石隧洞的回填衬砌结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）沿围岩径安装顶拱锚杆和侧墙锚杆，其中顶拱锚杆和侧墙锚杆呈梅花型布置，且与回填衬砌结构内钢筋网片相勾连；（2）沿顶拱径向90
°
范围内布置排水孔，排水孔布置梅花型布置，排水孔内安装pvc排水管，排水管端露出回填衬砌结构；（3）安装钢拱架，锚杆与钢拱架焊接；（4）相邻钢拱架安装纵向联接钢筋，钢筋网片敷设于纵向联接钢筋上，全断面满敷；（5）隧洞岩面与钢筋网片间距大于150mm的空腔内填充块石，间距小于150mm部位，直接分层喷射混凝土；（6）块石填充区域在注浆孔内安装镀锌灌浆管，灌浆管伸入距岩面100mm位置，外露长度150mm，并安装开闭阀门，排气孔设在灌浆区域的顶部；（7）采用湿喷法喷锚喷射c20混凝土；（8）喷锚结束2h后开始洒水养护，养护期14天；（9）向填充块石区域灌注水泥浆液，水泥浆水灰比为0.6：1，灌浆压力0.2mpa～0.3mpa；（10）回填灌浆结束7天后，灌浆区域钻孔进行质量检查。
技术总结
本发明公开了一种岩石隧洞的回填衬砌结构及施工方法，包括隧洞本体，该隧洞本体内设有钢拱架，所述钢拱架的最外侧设有混凝土层，所述混凝土层内设有系统锚杆，隧洞本体的顶部圆弧上设有块石，所述块石的顶部与隧洞岩面相接触，所述块石与隧洞岩面之间的间隙内填充水泥浆液，隧洞本体的顶部圆弧上还设有排水孔，底面圆弧上设有注浆孔，所述水泥浆液通过注浆孔注入块石与隧洞岩面之间的间隙内；该发明岩石隧洞的回填衬砌结构及施工方法通过用块石填充空腔，取代了钢拱架副拱，并减少喷锚支护厚度，水泥浆灌浆回填块石、钢拱架和钢筋网片空隙，与围岩形成致密联接整体，缩短支护周期并增强支护效果，满足施工需求。满足施工需求。满足施工需求。
技术研发人员：陈咏梅 严海波
受保护的技术使用者：中国水利水电第十一工程局有限公司 中电建十一局（重庆）建设有限公司
技术研发日：2022.03.19
技术公布日：2022/5/10
声明：
“岩石隧洞的回填衬砌结构及施工方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：中国水利水电第十一工程局有限公司 中电建十一局（重庆）建设有限公司
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2024年05月17日 ~ 19日 
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