[發明專利]一種補償收縮高抗力隧道結構

在審

• 申請號: 201610164952.6
• 申請日: 2016-03-21
• 公開（公告）號: CN105781568A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 胡益鑄;楊濤;林海洋;陳卡拉;胡堅;胡孫敏;鄭國平
• 申請（專利權）人: 浙江溫州沈海高速公路有限公司
• 主分類號: E21D9/14
• 分類號: E21D9/14;E21D11/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及隧道設計施工技術領域，具體涉及一種補償收縮高抗力隧 道結構，解決隧道結構混凝土硬化過程中因收縮、溫差等原因而導致的裂 縫，并能提高圍巖抗力、限制圍巖的塑性變形和軟巖的長期蠕變的隧道結 構。

背景技術

近幾年來一方面是公路隧道大量新建，另一方面隧道的病害問題日益 凸顯，而病害問題尤其集中在裂縫、滲漏水等方面，已不僅關系到混凝土 結構的外觀，也嚴重影響到結構的安全性，甚至對國家的經濟建設和可持 續發展也構成了嚴重威脅。

隧道襯砌裂縫一方面是由于襯砌結構處于復雜的圍巖地質體中，受到 周圍巖體變形壓力、松動壓力、周圍不均勻力學性態、溫度和收縮應力作 用、膨脹圍巖壓力、凍漲壓力、腐蝕性介質作用、運營車輛的循環荷載作 用等，導致隧道混凝土襯砌結構產生裂縫和變形。另一方面也與隧道襯砌 混凝土的原材料、環境、設計和施工質量等息息相關。

關于隧道襯砌裂縫的種類，按其產生原因可分為結構性裂縫及非結構 性裂縫2類，即：

(1)結構性裂縫：由外荷載(靜、動荷載)直接應力引起的裂縫和次 應力引起的裂縫，包括壓裂性裂縫、拉裂性裂縫、剪切性裂縫。

(2)非結構性裂縫：由變形變化引起的裂縫，包括結構因收縮膨脹、 溫度濕度變化、不均勻沉陷、化學腐蝕和施工工藝等因素引起的裂縫。

據國內外調查資料表明，隧道結構產生的裂縫屬于荷載引起的結構性 裂縫約占20％；屬于變形變化引起的非結構性裂縫則高達占80％左右，其 中以收縮裂縫為主導。

發明內容

針對以上問題，本發明提供了一種補償收縮高抗力隧道結構，解決隧 道結構混凝土硬化過程中因收縮、溫差等原因而導致的裂縫，并能提高圍 巖抗力、限制圍巖的塑性變形和軟巖的長期蠕變的隧道結構。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種補償收縮高抗力隧道結構，包括隧道內凈空結構、二次襯砌層、 初期支護層和圍巖，從內至外依次為隧道內凈空結構、二次襯砌層、初期 支護層和圍巖，所述二次襯砌層采用新奧法施工和復合式襯砌結構，復合 式襯砌的噴射混凝土和二次襯砌混凝土中摻加5-15％的微膨脹劑。

進一步地，所述膨脹劑為HCSA高性能混凝土膨脹劑、HEA膨脹劑、CSA 硫鋁酸鈣膨脹劑或UEA膨脹劑。

進一步地，該隧道結構自應力在0.2-1.5MPa之間。

本發明的有益效果：

本發明解決了隧道結構混凝土硬化過程中因收縮、溫差等原因而導致 的裂縫，并能提高圍巖抗力、限制圍巖的塑性變形和軟巖的長期蠕變的隧 道結構，該結構采用微膨脹劑替代一定比例的水泥，能在混凝土硬化過程 中產生膨脹，補償普通混凝土的收縮，防止裂縫，同時提高圍巖抗力、限 制圍巖的塑性變形和軟巖的長期蠕變。施工工藝成熟、原材料簡單、施工 質量可控，能降低隧道結構的后期養護成本。

附圖說明

圖1為本發明的隧道橫斷面圖。

附圖中，1-隧道內凈空結構，2-二次襯砌層，3-初期支護層，4- 圍巖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖 及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體 實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

實施例：

一種補償收縮高抗力隧道結構，包括隧道內凈空結構1、二次襯砌層2、 初期支護層3和圍巖4，從內至外依次為隧道內凈空結構1、二次襯砌層2、 初期支護層3和圍巖4，所述二次襯砌層2采用新奧法施工和復合式襯砌結 構，復合式襯砌的噴射混凝土和二次襯砌混凝土中摻加5-15％的微膨脹劑。

進一步地，所述膨脹劑為HCSA高性能混凝土膨脹劑、HEA膨脹劑、CSA 硫鋁酸鈣膨脹劑或UEA膨脹劑。

進一步地，該隧道結構自應力在0.2-1.5MPa之間。

本發明通過在隧道結構混凝土膠凝材料中摻加一定比例的微膨脹劑， 從而抵抗混凝土硬化過程中因收縮而開裂，同時提高圍巖抗力、限制圍巖 的塑性變形和軟巖的長期蠕變，減小圍巖松動荷載，提高圍巖及隧道整體 穩定性，因此，該結構可用于任何地層和隧道中，簡化施工，縮短工期， 永久防水。