[發明專利]一種適應圍巖大變形的管片襯砌結構及其施工方法

在審

• 申請號: 201910081618.8
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN109611116A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 肖明清;王少鋒;孫文昊;鄧朝輝;薛光橋;龔彥峰;徐晨
• 申請（專利權）人: 中鐵第四勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: E21D11/08
• 分類號: E21D11/08;E21D11/18
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 王福新

1.一種適應圍巖大變形的管片襯砌結構，其特征在于，包括：

基礎管片(1)；

可縮式接頭(6)，包括內側端面板(2)和外側端面板(5)，所述內側端面板(2)和外側端面板(5)構成可縮式接頭(6)的兩側端面，所述內側端面板(2)與所述基礎管片(1)的一側面進行固定連接；且，

可縮式接頭(6)具有多個可壓縮層，該可壓縮層設有可變形的壓縮構件(3)，在圍巖產生大變形時，該可縮式接頭(6)受到兩側相鄰基礎管片(1)的擠壓作用，迫使所述壓縮構件(3)發生壓縮變形，為圍巖變形提供空間，同時釋放圍巖應力。

2.根據權利要求1所述的一種適應圍巖大變形的管片襯砌結構，其特征在于，所述可壓縮層包括連接板(4)，多個所述壓縮構件(3)與連接板(4)交替連接設置，共同形成可壓縮層。

3.根據權利要求1或2所述的一種適應圍巖大變形的管片襯砌結構，其特征在于，所述壓縮構件(3)為圓形鋼管壓縮構件(301)或螺旋形鋼管壓縮構件(302)，其設于所述內側端面板(2)和外側端面板(5)之間；且，

所述圓形鋼管壓縮構件(301)或螺旋形鋼管壓縮構件(302)和所述連接板(4)交替連接構成層疊結構，最后一層所述圓形鋼管壓縮構件(301)或螺旋形鋼管壓縮構件(302)直接與所述外側端面板(5)固定連接。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的一種適應圍巖大變形的管片襯砌結構，其特征在于，所述壓縮構件(3)的長度方向沿盾構隧道徑向布置，同一壓縮層設置的若干所述壓縮構件(3)沿著所述基礎管片(1)寬度方向排列，保證所述可縮式接頭(6)沿著隧道環向被壓縮，且避免可縮式接頭(6)的徑向錯動導致的管片結構失穩。

5.根據權利要求1-4中任一項所述的一種適應圍巖大變形的管片襯砌結構，其特征在于，所述可縮式接頭(6)的弧長不超過所代替正常管片弧長的20％，其設置的壓縮層數量由該可縮式接頭(6)的弧長、所述壓縮構件(3)的直徑和連接板(4)的厚度確定。

6.根據權利要求1-5中任一項所述的一種適應圍巖大變形的管片襯砌結構，其特征在于，所述壓縮構件(3)的外徑不超過20cm。

7.根據權利要求1所述的一種適應圍巖大變形的管片襯砌結構，其特征在于，所述基礎管片(1)采用的管片類型包括鋼筋混凝土管片、鋼纖維混凝土管片、鋼管片、鑄鐵管片或復合管片。

8.根據權利要求1所述的一種適應圍巖大變形的管片襯砌結構，其特征在于，所述內側端面板(2)采用鋼板，其與所述基礎管片(1)直接澆筑連接，形成管片整體；或者，

所述內側端面板(2)設有螺栓孔通過環向螺栓與所述基礎管片(1)連接。

9.根據權利要求1所述的一種適應圍巖大變形的管片襯砌結構，其特征在于，所述外側端面板(5)設有螺栓孔，便于通過螺栓與管片環內的相鄰襯砌塊連接。

10.一種如權利要求1-9中任一項所述的適應圍巖大變形的管片襯砌結構的施工方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：根據“圍巖-支護特征曲線”及相關參數計算隧道襯砌結構所需要的支護力與圍巖變形量；

S2：計算管片背后與圍巖之間填充層的可變形量及需要管片襯砌環提供的變形量；

S3：計算每個組合式襯砌塊所能提供的壓縮變形量以及所需要的適應圍巖大變形的管片襯砌結構的數量；

S4：在圍巖大變形區段，利用掘進機進行擴挖，按預定位置拼裝正常管片及適應圍巖大變形的管片襯砌結構，并宜使適應圍巖大變形的管片襯砌結構在隧道縱向保持直線；

S5：監測管片襯砌環的變形量及穩定性；

S6：待管片環變形穩定后，采用砂漿、混凝土或鋼筋混凝土填充適應圍巖大變形的管片襯砌結構中可縮式接頭(6)內部的空隙，并做好防水，完成整個襯砌結構。