[發明專利]可讓壓吸能的隧道預應力約束充填襯砌支護體系及工藝

在審

• 申請號: 201811162512.2
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN109184737A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 王洪濤;劉平;劉璐瑤;王軍;王德超;門燕青;李曉靜;楊勇;張欣
• 申請（專利權）人: 山東建筑大學
• 主分類號: E21D11/04
• 分類號: E21D11/04;E21D11/10;E21D20/00;E21D20/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發明公開了一種可讓壓吸能的隧道預應力約束充填襯砌支護體系及工藝，包括多個沿隧道環向設置的約束充填襯砌單體，約束充填襯砌單體之間連接有約束讓壓套筒；約束充填襯砌單體包括約束殼，約束殼內部為充填體；沿約束殼外弧表面與內弧表面穿過安裝有預應力錨栓；約束殼內弧表面側開設有若干錨索孔，錨索孔內部利用自鎖式讓壓托盤穿過安裝有預應力錨索；所述的預應力錨栓施加有預應力，可對約束殼及內部充填體產生徑向擠壓，使預應力錨栓、約束殼、充填體三者共同形成復合承載結構；當隧道外部圍巖壓力超過約束讓壓套筒及自鎖式讓壓托盤設定的讓壓值時，整個襯砌支護體系可實現沿隧道環向及徑向的讓壓吸能。

技術領域

本發明涉及隧道支護技術領域，尤其涉及一種可讓壓吸能的隧道預應力約束充填襯砌支護體系及工藝。

背景技術

當前，隨著世界各地城市現代化進程的加快，城市地面交通壓力越來越大，交通堵塞、環境污染等問題日益突出，給人民生活質量帶來了諸多不利影響。在此背景下，通過修建各種各樣的隧道或地下工程(城市地鐵、公路隧道、鐵路隧道、水下隧道、市政隧道等)，可節約地表資源，且環保節能，是緩解上述問題的有效途徑之一。而且，隨著當今經濟與科技的發展，我國各個地區修建隧道的數量與規模也是逐年提高。比如，在未來20年我國將建設上萬公里公路、鐵路隧道，特長隧道將超過2000公里。

當隧道開挖后，及時施作安全高效的支護體系，是隧道施工及運營安全的重要保障。傳統的隧道支護體系常包括以下構件：錨桿、錨索、噴射混凝土、模注混凝土襯砌、鋼筋網等，但普遍存在以下問題：

①由于現場隧道施工工作面狹小，且上述支護構件種類繁多、施作工藝繁瑣，嚴重制約了隧道施工進度；

②由于各構件均需現場施作，耗時較長，難以對開挖后的圍巖提供及時可靠的支護阻力；

③當隧道埋深較大，地應力水平較高時，傳統的支護構件不具備定量讓壓功能，難以及時釋放圍巖中積聚的高應變能，導致所需支護阻力及支護成本較高；

④常規噴射混凝土及模注混凝土襯砌易產生表面開裂破損現象，削弱了支護體系整體強度；

⑤傳統模注混凝土襯砌需依賴人工綁扎鋼筋，生產工藝復雜、鋼筋綁扎精度低、勞動強度大，且易出現偷工減料現象，難以對襯砌施工質量進行精準控制；

⑥傳統噴射混凝土在施工過程中，易產生大量噴射粉塵，對現場施工環境及工人身體健康產生不利影響；

針對上述系列問題，本發明提出了一種可讓壓吸能的隧道預應力約束充填襯砌支護體系及工藝，可予以有效解決。

發明內容

針對隧道傳統系列支護手段中面臨的施作工藝繁瑣、施工進度慢、圍巖支護不及時、無法讓壓吸能、支護成本高、勞動強度大、易開裂破損、施工質量難以精準控制及作業環境惡化等系列問題，本發明提出了一種可讓壓吸能的隧道預應力約束充填襯砌支護體系及工藝，實現了隧道支護結構的裝配式施作，避免了支護結構現場施作過程，降低支護施作勞動強度，提高了隧道施工進度及支護施作質量；同時，該種預應力約束充填襯砌支護體系在保證較高支護強度前提下，還可吸收圍巖內部應變能，使支護體系適度變形以降低支護成本；此外還可有效避免常規混凝土支護開裂破壞，提高支護體系整體強度，且具有降低支護構件重量、避免構件腐蝕、環保高效等優勢。

為實現上述目的，本發明的具體技術方案如下：