[實用新型]一種隧道預應力仰拱結構

有效

• 申請號: 201821990181.7
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN209067238U
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 張學民;萬正;王立川;馮涵;胡濤;陽軍生;楊峰;喬世范;袁立
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: E21D11/18
• 分類號: E21D11/18;E21D11/10
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 顏勇

本實用新型公開了一種隧道預應力仰拱結構，包括仰拱本體，所述仰拱本體內沿隧道軸線方向間隔設置有對仰拱本體施加預應力的預應力構件，所述預應力構件的固定端和張拉端分別與仰拱本體兩側的矮邊墻連接。本實用新型首次在仰拱內預埋預應力構件，為解決隧道仰拱易開裂的問題提供一種新思路，即在隧道仰拱中布置預應力筋，施加預應力，通過預加預應力來全部或部分抵消由外部荷載引起的拉應力，改善和延緩仰拱開裂和底板隆起，適用于高地應力隧道，或者基底軟化隧道的仰拱保護。

技術領域

本實用新型屬于隧道仰拱施工技術領域，尤其涉及一種隧道預應力仰拱結構。

背景技術

仰拱是隧道襯砌結構的主要組成部分之一，它是為改善上部支護結構受力條件而設置在隧道底部的反向拱形結構。隧道仰拱在高地應力和高水壓的情況下會產生向上的隆起變形，并對仰拱底部施加作用力，造成仰拱開裂，進而導致隧道出現底鼓，使得線路不平順，為后續隧道使用帶來了極大的危險。為防止仰拱開裂，工程中一般采用支護加固法，卸壓法，構建剛度和(或)矢跨比更大的仰拱(即仰拱加深)等措施，根據大量施工現場的實際調研與已有研究成果的分析，現有的仰拱加固技術及預應力襯砌技術存在的缺點主要有：

(1)成本較高，支護加固法是通過錨桿和注漿來提高基底圍巖強度，需要消耗較多的混凝土或錨桿材料，成本高；提高仰拱混凝土強度等級或增大仰拱厚度也會使得混凝土的成本變高；同樣對于仰拱加深而言，仰拱加深會使得仰拱開挖深度加大，增大開挖工作量，同時還會使得仰拱回填的混凝土量增多，增大成本。

(2)施工工藝復雜，工序時間長。向基底圍巖打入錨桿以及注漿會使得仰拱施工工藝復雜，增加時間；仰拱加深會使得開挖深度加大，亦會造成仰拱回填量加大，造成工序時間增長，均不利于隧道支護及時封閉成環。

(3)可靠性不高，卸壓法對基底防治水不利，會導致基底圍巖軟化產生膨脹，不適合基底巖層含有膨脹性礦物的隧道。再則，底板切縫往往會導致兩幫移近量增加，這樣在兩幫巖層移動的帶動下，切縫可能會閉合，造成基底仰拱重新隆起。

(4)施工工藝難度較高，施工質量不易控制，造成對基底圍巖的加固未達到效果，對隧道仰拱結構體系穩定埋下安全隱患。

(5)預應力襯砌在礦山法隧道中的運用較少，缺乏相應的工程經驗和技術參考。

預應力技術作為一種成熟的加固技術，在橋梁和結構當中已進行廣泛應用，但是在隧道襯砌領域的使用并不多，中國實用新型專利201310106818.7公開了一種大跨度重荷載明洞預應力鋼筋混凝土襯砌結構，以使明洞具有更大的跨度和承受更大荷載，而且隧道襯砌施工質量易于控制，模筑而成的鋼筋混凝土襯砌結構包括拱部、左側邊墻、右側邊墻和仰拱，在鋼筋混凝土襯砌結構的受拉區內沿明洞延伸方向間隔設置預應力構件，通過預應力構件對鋼筋混凝土襯砌結構施加預應力，以使明洞具有更大的跨度和承受更大荷載，而且隧道襯砌施工質量易于控制。但是預應力結構在高地應力、高水壓、大跨度隧道仰拱方面的應用還未見相關報導。

實用新型內容

本實用新型所要解決的第一個技術問題在于提供一種隧道預應力仰拱結構，以解決隧道仰拱易開裂的問題。

為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案：

一種隧道預應力仰拱結構，包括仰拱本體，所述仰拱本體內沿隧道軸線方向間隔設置有對仰拱本體施加預應力的預應力構件，所述預應力構件的固定端和張拉端分別與仰拱本體兩側的矮邊墻連接。

進一步的，所述預應力構件布置在所述仰拱本體的中上部。

進一步的，所述預應力構件的張拉端穿過位于對應矮邊墻內的張拉螺旋筋與錨墊板連接，并通過錨環和夾片固定；所述預應力構件的固定端穿過錨固螺旋筋與預埋在對應矮邊墻內的承壓板錨固連接。

進一步的，所述預應力構件為無粘結預應力筋。