[發明專利]一種適用于隧道快速修復及大變形隧道的柔性支護系統

在審

• 申請號: 201710155896.4
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN106837372A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 趙東平;胡煒;喻渝;譚信榮;胖濤
• 申請（專利權）人: 中鐵二院工程集團有限責任公司
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21D11/18;E21D11/15
• 代理公司: 成都惠迪專利事務所(普通合伙)51215
• 代理人: 王建國

技術領域

本發明專利涉及隧道支護系統，特別涉及一種適用于既有隧道支護結構快速修復及大變形隧道初期支護的新型柔性支護系統。

背景技術

隧道的開挖將引起圍巖應力重分布和圍巖變形，隧道支護后，圍巖應力發生二次重分布，支護結構將承受一定的圍巖壓力，并與圍巖一起發生位移。支護結構承受的圍巖壓力及位移不僅與地層條件有關，也有支護結構的性能有關。在活性斷層、膨脹性和擠壓性地層以及高地應力軟巖地區，由于巖層地質條件差，圍巖自穩能力弱，隧道開挖后，圍巖將發生較大的變形，工程經驗表明采用常規剛性支護往往不能有效控制隧道周邊位移，由于剛性支護無法發揮支護整體剛度，從而導致局部鋼架的屈曲和破壞。

目前常用于既有隧道支護結構修復的措施有噴射混凝土、剛性鋼架支護、模筑襯砌及錨桿支護。上述既有措施存在以下問題：采用噴射混凝土修復，一段時間后容易出現混凝土剝落，影響隧道的通行安全；噴射混凝土、模筑襯砌以及錨桿的施工過程繁瑣，施工時間長，效果有限且成本較高，同時對隧道運營的影響也較大；剛性鋼架雖然具有拼裝速度快，宜于安全的特點，但是鋼架自身抗變形能力較弱，較大外部荷載下鋼材本身易發生屈服，且由于隧道結構面的不平整，鋼架在工廠預制時無法保證與圍巖面或既有結構面密貼，從而無法整體受力，往往由于接觸不均勻，作用于鋼架的集中荷載，使鋼架結構局部產生屈曲，進而整體結構喪失承載力，故其對持續變形既有隧道結構的支護能力有限。因此，如何利用鋼架快速安裝優勢的同時，使其具備承受較大變形的能力，同時保證結構在承載荷載期間整體剛度不變，是解決持續既有隧道結構快速修復問題的關鍵問題。

同樣，在活性斷層、膨脹性和擠壓性地層以及高地應力軟巖地區，隧道開挖后圍巖將向洞內凈空發生持續的大變形。為了控制圍巖發生過大變形，目前施工中常采取噴射混凝土、超長錨桿、鋼拱架、超前支護(超前錨桿、超前小導管及超前管棚)、注漿加固等支護措施綜合治理。注漿與超前支護的作用在于改善圍巖力學性能，增強圍巖的自穩能力；噴射混凝土、超長錨桿作為柔性支護，可以一定程度地限制圍巖向洞內變形侵入，而鋼拱架作為剛性支護，可提供剛性支撐和主動支護力，進一步限制圍巖變形。以上措施在一些工程中的應用取得了較好的效果。然而，在大變形現象非常嚴重的地段，鋼拱架在較大圍巖形變壓力下發生屈服，承載力大幅度下降，此時鋼拱架無法提供剛性支撐以控制圍巖的變形。因此，如何使鋼架在較大圍巖荷載下具備一定的變形能力以釋放部分荷載，同時保證鋼架的整體剛度，確保不會發生鋼架局部屈曲失穩，是圍巖大變形控制措施的關鍵因素。

發明專利內容

本發明專利所要解決的技術問題是提供一種適用于隧道快速修復及大變形隧道的柔性支護系統，以在保持支護系統整體剛度的同時，使之具備抵抗較大變形的能力，且具有安裝快速、安全、承載力高及可變形范圍大的特點。

本發明專利解決其技術問題所采用的技術方案如下：

本發明的一種適用于隧道快速修復及大變形隧道的柔性支護系統，其特征是它包括：鋼架，架設于噴射混凝土層或者襯砌結構之外，橫截面呈U型，其開口端朝向噴射混凝土層或者襯砌結構表面；灌漿織物軟管，設置于鋼架開口端與噴射混凝土層或者襯砌結構之間，其內灌注漿料使灌漿織物軟管密實填充噴射混凝土層或者襯砌結構與鋼架之間的空隙；鋼筋網，掛設于噴射混凝土層或者襯砌結構表面外。

本發明的有益效果是，該支護系統不僅能提供快速的剛性支撐和主動支護力，而且當支護結構承受的荷載較大時，調節鋼架與拱部鋼架及拱墻鋼架在連接位置發生相對滑動，從而可以通過預設計的變形釋放部分應力，同時避免了鋼材本身屈服而導致支護系統承載力大幅度下降；灌漿織物軟管使鋼架與襯砌之間接觸密實以便于荷載的迅速轉移，并使鋼架受力更加均勻以避免局部應力過大而屈曲，同時防止U型鋼架沿隧道縱向發生滑移；支護系統主要由預制鋼構件組裝而成，具有安裝快速、安全、承載力高及可變形范圍大等特點。

附圖說明

本說明書包括如下六幅附圖：

圖1是本發明一種適用于隧道快速修復及大變形隧道的柔性支護系統的斷面圖，適用于既有隧道修復；

圖2是本發明一種適用于隧道快速修復及大變形隧道的柔性支護系統的局部剖視圖；

圖3是本發明一種適用于隧道快速修復及大變形隧道的柔性支護系統中鋼架構成方式示意圖，適用于既有隧道修復；

圖4是本發明一種適用于隧道快速修復及大變形隧道的柔性支護系統中調節鋼架節段的安裝方式示意圖；