1.一种高地应力软岩地层隧道大变形控制系统,其特征是:包括岩体主动剥离区(10)、表层支护(60)和锚注系统(50),所述表层支护(60)施作于隧道洞壁上;所述岩体主动剥离区(10)位于表层支护(60)与围岩深部承载区(30)之间,该区内沿隧道纵向或径向布设岩体挖除孔(40)动态主动消除岩体主动剥离区(10)内一定量岩体扩容体积;所述锚注系统(50)施作于岩体主动剥离区(10),将其加固转化为隧道周边加固区(20),且与表层支护(60)联合控制围岩深部承载区(30)的形成;所述岩体挖除孔(40)采用小型螺旋钻机或小型高压切削机类主动削土装备施作,其消除岩体范围为距隧道洞壁不大于2.5m,消除的岩体扩容体积允许值V 消 按下式计算:V 消 =6.28×R×(0.5-S)+0.79×n×L×D 2式中,n为隧道每延米横断面所设置的岩体挖除孔数量,不宜多于10孔;D为岩体挖除孔(40)直径,单位:m;L为岩体挖除孔(40)长度,其径向布置时,L≤2.5m;S为隧道允许单侧收敛变形量,单位:m;R为隧道净空当量半径,单位:m。
2.如权利要求1所述一种高地应力软岩地层隧道大变形控制系统,其特征是:所述锚注系统(50)由锚杆(51)、锚索(52)和围岩注浆联合形成,锚杆或锚索安装孔(53)、注浆孔(54)均利用岩体挖除孔(40);锚杆(51)、锚索(52)的外端与表层支护(60)锚固连接,锚杆(51)主体位于隧道周边加固区(20)内,锚索(52)后部穿过围岩深部承载区(30);所述围岩注浆是通过注浆孔(54)对围岩深部承载区(30)至开挖范围内岩体进行注浆加固。
3.如权利要求2所述一种高地应力软岩地层隧道大变形控制系统,其特征是:所述表层支护(60)由喷射混凝土层(61)和钢骨架(62)复合构成,表层支护(60)在锚杆(51)、锚索(52)对应的部位设置钢套筒(70),锚杆(51)、锚索(52)的外端锚固于钢套筒(70)上。
4.如权利要求1至3任意一项所述一种高地应力软岩地层隧道大变形控制系统的施工方法,包括如下步骤:S01.隧道开挖出渣后及时施作开挖分部的表层支护(60);S02.沿表层支护(60)均匀布置打设岩体挖除孔(40),岩体挖除体积为V ki ;S03.对表层支护(60)进行变形监控量测,若变形速率超过1cm/d,采用主动削土装备将岩体主动剥离区(10)范围内岩体通过岩体挖除孔(40)抽取出来,在表层支护(60)变形大的部分增设岩体挖除孔(40)并主动剥离该部分岩体,本次岩体总挖除体积计为V ti ,当前时间点岩体主动剥离区(10)的剥离岩体累计体积V 消 ’=ΣV ki +ΣV ti ;S04.重复上述步骤直至表层支护(60)成环,此时保证V 消 ’/V 消 ≤0.75;S05.对需施作锚杆(51)、锚索(52)和围岩注浆处的岩体挖除孔(40)再一次钻孔至设计深度形成锚杆或锚索安装孔(53)、注浆孔(54),于表层支护(60)安装钢套筒(70)后和安装锚杆(51)、锚索(52),并注浆孔(54)对围岩深部承载区(30)至开挖范围内岩体进行注浆加固;S06.待表层支护(60)变形速率小于1mm/d时,施工防排水系统(80)并进行二次衬砌(90)浇筑。
5.如权利要求4所述一种高地应力软岩地层隧道大变形控制系统的施工方法,其特征是:在表层支护(60)未成环前若V 消 ’/V 消 >0.5,则加快表层支护(60)成环的施工工序,避免围岩深部承载区(30)外扩发展太远后恶化表层支护(60)的受力稳定和加大锚注系统(50)的施工难度。