[發明專利]智能型預應力混凝土襯砌隧洞

在審

• 申請號: 201811432454.0
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109404008A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 劉致彬;趙妍;岳躍真;黃昊;秦明豪;王榮魯;孫粵琳;孟麗娟;張家宏;李萌;李秀琳;李蓉
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院;北京中水科海利工程技術有限公司
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21D11/10;E21D11/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種智能型預應力混凝土襯砌隧洞結構，包括：圍巖、圓環形扁千斤頂和襯砌混凝土層，襯砌混凝土層和圍巖之間均勻設置有多個圓環形扁千斤頂，沿洞縱向及橫斷面都均勻布置，它們與圍巖之間需回填灌漿填平密實以傳遞荷載。本發明當隧洞充水發電時，隨著洞內水壓力增加在襯砌混凝土層內會產生環向拉應力；同時，隨著隧洞內水位的不斷升高，水流會不斷由下而上逐漸進入圓環形扁千斤頂內，對襯砌混凝土層施加外部均勻水壓力，壓力值與內水壓力相同，因為進水管與隧洞內連通，所以預壓應力在數值上總是大于拉應力，故襯砌混凝土層內不會出現拉應力。其突出優點是：那些不可恢復的變形所造成的預應力損失會隨時給予“補償”。

技術領域

本發明涉及一種屬于隧洞技術領域，尤其涉及一種智能型預應力混凝土襯砌隧洞結構。

背景技術

預應力混凝土是根據需要人為地引入某一數值與分布的反向荷載，用以部分或全部抵消外荷載所產生的拉應力的一種加筋混凝土。對壓力隧洞而言，由于圍巖的存在，可選用外加預應力法，采用圓環形扁千斤頂——由薄鋼板制成的中空專用加壓設備，在襯砌混凝土外層施加與內水壓力反向的徑向均布荷載，可以部分或全部抵消內水壓力所產生的拉應力。值得指出的是，以往施加預應力必須采用專用灌漿泵，在洞內水壓力作用之前必須完成，隨之環向預壓應力開始存在，并隨洞內水壓力的變化而變化——減小、消失或恢復原有預壓應力。由于預壓應力是靠圍巖與襯砌混凝土共同維持的，故混凝土的徐變及圍巖的塑性變形會直接影響預壓應力的大小，只能靠超壓、穩壓等措施來減小預壓應力的損失。而采用智能型預應力混凝土襯砌技術，則那些不可恢復的變形可隨時自動地得到“補償”，因為扁千斤頂在內水壓力作用下它的體積可以增大以填補那些變形所造成的空間。

發明內容

本發明提供一種克服現有單一技術的局限性，并解決上述問題的智能型預應力混凝土襯砌隧洞技術，它可以將那些不可恢復的變形所造成的預應力損失隨時得到“補償”。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種智能型預應力混凝土襯砌隧洞，包括：圍巖、多個圓環形扁千斤頂和襯砌混凝土層，多個圓環形扁千斤頂沿隧洞縱向均勻設置于襯砌混凝土層和圍巖之間，沿隧洞橫剖面亦均勻對稱布置成一個一個獨立的加壓環，各環之間不連通。每環的圓環形扁千斤頂之間通過連接鋼管連接，且通過管道與隧洞內連通。多個圓環形扁千斤頂與圍巖之間通過回填灌漿填平密實以傳遞荷載。

進一步的，所述圓環形扁千斤頂由多個扁千斤頂圍成一個一個圓環形獨立加壓結構，每環的進出水管均與隧洞內連通。

在上述技術方案中，本發明提供的智能型預應力混凝土襯砌隧洞的有益效果為：當本發明充水發電時，隨著本發明內水壓力的不斷增加而在襯砌混凝土層內會產生環向拉應力；同時，隨著本發明內水位的不斷升高，水流會不斷通過進出水管由下而上逐漸進入圓環形扁千斤頂內，并且壓力逐步升高到內水壓力值，對襯砌混凝土層施加預應力而產生環向預壓應力。由于拉應力與預壓應力同時產生，且預壓應力在數值上總是大于拉應力，故襯砌混凝土層內幾乎仍為“零應力狀態”。相反，當隧洞上游閘門關閉時，由于隧洞內水流與圓環形扁千斤頂內水流相連通，內水壓力與扁千斤頂內的均勻水壓力同時消失，故襯砌混凝土層恢復原有“零應力狀態”。其突出優點是：采用水介質加壓，且壓力值與內水壓力相同，通過扁千斤頂施加外均布壓力，在加壓期間，那些不可恢復的變形所造成的空間立刻會被扁千斤頂的變形所充填，即預壓應力損失隨時都能被“收復”，不會產生預壓應力損失。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例提供的一種智能型預應力混凝土襯砌隧洞的橫向剖視圖；

圖2是本發明實施例提供的一種智能型預應力混凝土襯砌隧洞的縱向剖視圖。