[實用新型]一種適應高純度石膏巖段隧道支護結構

有效

• 申請號: 201720066222.2
• 申請日: 2017-01-19
• 公開（公告）號: CN206429265U
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發明（設計）人: 郭茂;李強;劉罡;李信臻;左國榮;陳揚勇;秦鴻;李波
• 申請（專利權）人: 中國水利水電第十四工程局有限公司;重慶市交通規劃勘察設計院
• 主分類號: E21D23/04
• 分類號: E21D23/04
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本實用新型涉及隧道支護結構，屬于地下工程支護結構領域，主要是用于膨脹性圍巖段的隧道支護。

背景技術

交通是一個國家發達與否的重要體現，在我國經濟發展中占有非常重要的地位。我國屬于多山國家，山區面積占了陸地面積的三分之二，許多城市被山脈所分割。為了縮短城市間的交通時間和緩解城市公共交通壓力，我國興建了大量的隧道，其中包括公路隧道、鐵路隧道和地鐵隧道。隧道在開挖過程中，可能會穿越石膏巖巖層。石膏巖在水的作用下具有吸水膨脹性，導致圍巖變形，對隧道造成破壞。據前期研究成果分析，石膏純度在90％的石膏質巖粉末重塑樣在較長的水化膨脹周期中，膨脹力預測值可達到0.5kg/cm2數量級。因此，在施工設計過程中必須要考慮石膏巖的膨脹性對隧道的影響。其工程危害主要表現在隧道開挖初期易坍塌，隨時間推移圍巖大量向隧道內塑性擠出或者底板大量隆起，使支護和襯砌發生破壞，對隧道運營期間的安全性產生很大的影響。隧道仰拱底鼓危害最為嚴重，它不僅對底板造成危害，還會加速隧道邊墻下部的收斂，引起支護發生整體破壞。目前有關膨脹性圍巖隧道的設計施工在國內外尚無完善的方法。因此發明一種能夠適應石膏巖段隧道支護結構具有非常重要的意義。

實用新型內容

有鑒于此，本專利的目的在于提供一種適應高純度石膏巖段隧道支護結構，能有效緩解圍巖膨脹變形對隧道二次襯砌結構產生的擠壓力，并在最大程度上避免仰拱出現底鼓、邊墻底部出現拱出的危害。

為達到上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

本實用新型提供的一種適應高純度石膏巖段隧道支護結構，包括沿隧道縱向在隧道徑向設置具有復合式襯砌結構的拱體和仰拱，拱體的橫斷面呈C形，其開口與仰拱相對應，拱體與隧道圍巖的上部相結合，所述仰拱與隧道圍巖的下部通過水泥穩定級配碎石緩沖層相結合；所述拱體和仰拱沿隧道徑向由內到外依次設置有二次襯砌、防水層、變形緩沖層和初期支護。

通過采用上述方案，本支護結構通過水泥穩定級配碎石緩沖層可產生一定的變形，并在仰拱的變形緩沖層基礎上進一步減小圍巖變形對仰拱的擠壓力，該水泥穩定級配碎石緩沖層具有較好的抗滲性，地下水通過隧道支護結構表面匯集于水泥穩定級配碎石緩沖層表面后可迅速排走，避免了隧道底部出現積水，加速底部圍巖的遇水膨脹作用，從而能緩解圍巖變形對仰拱的擠壓。

進一步，為更好的實現本實用新型，能抵抗圍巖變形，避免隧道出現底鼓現象，及能緩解圍巖變形對隧道支護結構的擠壓，及能防止地下水入滲，特設置呈下述結構：所述二次襯砌由模筑鋼筋混凝土形成；所述變形緩沖層由2層10cm厚FM450擠塑泡沫板組成，其抗壓強度不小于0.45MPa；所述防水層由1.5mm厚EVA卷材和350g/m無紡布組成；所述初期支護由型鋼拱架及噴射混凝土形成。

進一步，為更好的實現本實用新型，能加固隧道圍巖，特設置呈下述結構：在拱體的初期支護周向外側上間隔設置多個中空注漿錨桿；在仰拱的初期支護周向外側上間隔設置多個注漿小導管。

進一步，為更好的實現本實用新型，能封閉隧道圍巖，特設置呈下述結構：所述拱體的防水層和仰拱的防水層進行搭接，以形成隧道全環向封閉，其搭接寬度不小于10cm。

進一步，為更好的實現本實用新型，能加固隧道圍巖，特設置呈下述結構：所述仰拱的二次襯砌較拱體的二次襯砌厚20cm～30cm。。

本實用新型與現有技術相比，其顯著優點在于：本實用新型隧道支護結構通過設置變形緩沖層及水泥穩定級配碎石緩沖層，可有效減小圍巖大量向隧道內塑性擠出對支護結構造成的擠壓力，避免了圍巖擠出對隧道造成破壞，水泥穩定級配碎石緩沖層還可將匯集于隧道底部的地下水與圍巖隔開并快速排走，避免了底部石膏巖遇水膨脹。同時，由于隧道仰拱底鼓危害最為嚴重，因此采取了增大仰拱厚度、并在起拱線以下采用小導管注漿加固圍巖等措施。

本實用新型的其他優點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本實用新型的實踐中得到教導。本實用新型的目標和其他優點可以通過下面的說明書來實現和獲得。

附圖說明

為了使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型作優選的詳細描述，其中：

圖1為本實用新型隧道支護結構的示意圖；

附圖標記：1-拱體，2-仰拱，3-二次襯砌，4-防水層，5-變形緩沖層，6-初期支護，7-中空注漿錨桿，8-注漿小導管，9-水泥穩定級配碎石緩沖層。