[實用新型]一種季節凍土極軟弱隧道受溫多層錨固自平衡支護體系

有效

• 申請號: 201721232157.2
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN208024358U
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發明（設計）人: 陶祥令;朱科企;王建州;劉明;宗義江
• 申請（專利權）人: 江蘇建筑職業技術學院
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21D20/00;E21D21/00
• 代理公司: 濟南鼎信專利商標代理事務所(普通合伙) 37245
• 代理人: 曹玉琳

本實用新型公開了一種季節凍土極軟弱隧道受溫多層錨固自平衡支護體系，主要涉及隧道支護體系技術領域。包括建立于隧道內壁的平衡框架，所述平衡框架包括內層框架、中層框架和外層框架，所述內層框架和外層框架之間設有間隙，所述中層框架上固定有多個扭矩自平衡彈簧架，所述平衡框架的兩幫和拱頂均安設防護錨桿，所述防護錨桿貫穿平衡框架且錨桿的外露端設有拱形托盤和受溫金屬質連鑄結晶器，所述平衡框架的拱頂設置注漿錨桿和錨索。本實用新型的有益效果在于：它克服了現有寒區季節性凍土隧道在受溫、受力耦合作用下支護技術的不足，解決了力溫耦合作用下極軟弱圍巖隧道的安全隱患。

技術領域

本實用新型涉及隧道支護體系技術領域，具體是一種季節凍土極軟弱隧道受溫多層錨固自平衡支護體系。

背景技術

目前，我國有一半以上的面積屬于寒區，主要分布在西部和東北地區，近年來國家級大型基礎建設，如南水北調西線工程、青藏鐵路、西氣東輸、西部油氣田的開采和輸油管道的鋪設等都將迎來建設的高峰期，相應的交通網也從東部向西部和北部擴展，建設隧道是優化線路，縮短里程的必要選擇。但目前國內外很多寒區隧道都發生了嚴重的凍害問題，例如日本29％的鐵路隧道、34.4％的公路隧道、國內東北和西北地區超過33座隧道、青藏鐵路80％的路段均存在不同程度的凍害情況。可見如果不考慮凍害的作用，隧道將會產生嚴重的損害，威脅行車安全，給國家造成巨大的經濟損失。

基于上述寒區隧道凍害問題的高發，以及繼續修建寒區鐵路的建設需求，使對寒區工程的研究成為行業重點。這類隧道容易出現襯砌凍脹開裂、酥碎、剝落、掛冰、道床冒水、積水及結冰等一系列病害，特別是冬季受低溫影響，圍巖凍脹變形失穩情況嚴重。

為解決凍害問題，結合國內隧道工程受溫和受力支護問題的現狀，目前主要形成以“聯合支護理論”和“松動圈理論”為代表的多個隧道支護學派，為隧道(巷道)支護理論的研究做出了重要貢獻。但是，上述理論所基于的地質條件以及環境條件的設定較為單一化，不但沒有考慮到溫度變化的影響，而且也沒有將實際建設中，隧道所處工程地質條件的復雜性和對象的多樣性考慮在內，使目前較多隧道設計只能停留在經驗的工程類比基礎上，無法形成統一的理論和支護體系，難以指導實際的工程建設。尤其是對于季節性凍土和極軟弱圍巖隧道的特殊底層，支護難度非常大，且隨著隧道斷面尺寸的增加，拱頂永久支護前不穩定且易塌落，支護效果大打折扣。上述問題的存在嚴重制約著季節凍土區隧道工程的建設。亟需建立能夠切實可行的指導性體系的研發。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種季節凍土極軟弱隧道受溫多層錨固自平衡支護體系，它克服了現有寒區季節性凍土隧道在受溫、受力耦合作用下支護技術的不足，使支護體系能夠提高對抗季節性降溫的環境變化以及極軟弱圍巖地質條件的能力，實現極軟弱圍巖隧道在降溫后對隧道凍脹和受壓支護的自平衡，解決了力溫耦合作用下極軟弱圍巖隧道的安全隱患。

本實用新型為實現上述目的，通過以下技術方案實現：

包括建立于隧道內壁的平衡框架，所述平衡框架包括內層框架、中層框架和外層框架，相鄰的所述內層框架、中層框架和外層框架之間均設有間隙，所述中層框架上設有多個扭矩自平衡彈簧架，所述扭矩自平衡彈簧架預設回彈力勢能的連接在內層框架和外層框架上，所述平衡框架的兩幫和拱頂均安設防護錨桿，所述防護錨桿固定在中層框架上，且錨桿的外露端固定有拱形的托盤和受溫金屬質連鑄結晶器，所述托盤和受溫金屬質連鑄結晶器設置于外層框架和隧道內壁之間，所述平衡框架的拱頂設置注漿錨桿和錨索。

所述內層框架、中層框架、和外層框架均由建立在隧道內表面的柔性網和鋼筋梯托梁構成，所述外層框架為非連續框架。

所述扭矩自平衡彈簧架包括球形架和彈簧，所述球形架為中空的球形殼體結構，所述彈簧為三根且呈切向固定在球形架上，任意所述彈簧預拉受力方向的夾角為60度，所述球形架固定連接于中層框架上，所述彈簧遠離球形殼體的一端在預設回彈力勢能的狀態下固定在內層框架或外層框架上。

自平衡支護體系施工步驟包括：