[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

本發明公開了一種適應圍巖大變形的管片襯砌結構，包括：基礎管片(1)和可縮式接頭(6)，所述可縮式接頭(6)包括內側端面板(2)和外側端面板(5)，所述內側端面板(2)與所述基礎管片(1)的一側面進行固定連接，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)。本發明還公開了該結構的施工方法。本發明的適應圍巖大變形的管片襯砌結構，包括基礎管片和可縮式接頭兩個部分，可縮式接頭具有多個可壓縮層，可壓縮層設置有可變形的壓縮構件，在圍巖產生大變形時，可縮式接頭受到兩側相鄰管片的擠壓作用，壓縮構件發生壓縮變形，為圍巖變形提供了空間，釋放了圍巖應力，避免了隧道管片結構發生破壞。

技術領域

本發明屬于隧道拼裝式襯砌結構技術領域，更具體地，涉及一種適應圍巖大變形的管片襯砌結構及其施工方法。

背景技術

護盾式掘進機法施工的隧道主要采用預制的管片襯砌，施工時，一定數量的管片襯砌塊通過在掘進機內拼裝成環，并采用環向螺栓連接，管片環與環之間采用縱向螺栓連接，最終形成封閉的襯砌結構。管片環一般由數塊A型管片(或稱標準塊)、兩塊B型管片(或稱鄰接塊)和一塊可在最后封頂的K型管片(或稱封頂塊)組成，一般情況下，盾構隧道的直徑越大，其管片環采用的管片塊數越多。

由于受到外部圍巖的約束作用，管片襯砌環的各塊體之間處于緊壓狀態，在管片拼裝成環后，其早期剛度較大，適應圍巖變形的范圍較小。當隧道穿越圍巖大變形區域時，例如高地應力軟巖大變形、膨脹性圍巖大變形等，尤其在深埋軟弱圍巖中采用單護盾掘進機開挖拼裝管片襯砌時，為減小作用在管片上的圍巖壓力，必須允許圍巖有相對較大的變形，現有技術通過兩種方式實現：一是采用掘進機(TBM)刀盤進行擴挖的方式，可擴挖量為5-10cm；二是通過管片背面與圍巖之間填充的豆粒石層的壓縮量來適應圍巖變形，可適應的變形量為5cm左右。但是，上述技術中管片襯砌背后的允許變形量都較小，無法實現通過圍巖變形釋放其高地應力的目的，因而，在埋深較大的軟弱圍巖中，管片結構往往因壓力過大而開裂變形。

專利文獻CN102733852B公開了一種能適應圍巖變形的混凝土管片襯砌結構的方法，通過在管片襯砌內壁向襯砌外部圍巖沿徑向打設錨桿，拆除部分管片，待圍巖充分變形后澆筑鋼筋混凝土進行封閉，該方法將封閉的管片襯砌轉變為開口的管片襯砌與錨桿組合的結構，利用錨桿約束圍巖變形，使組合結構與圍巖達到力學平衡，進而釋放地層擠壓應力，使管片襯砌結構很好的適應地層擠壓變形。但該混凝土管片襯砌結構的方法存在以下問題：1)打設錨桿與拆除管片工作量較大，且打設錨桿破壞管片結構的完整性；2)管片襯砌沿環向拆除長度難以確定，只能超量拆除。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供一種適應圍巖大變形的管片襯砌結構及其施工方法，對于圍巖大變形條件下的隧道管片襯砌，其管片襯砌由兩部分組成，一部分為鋼筋混凝土管片，另一部分為可縮式接頭，襯砌環拼裝一定數量該組合式襯砌塊后，襯砌結構受到圍巖變形擠壓時，組合式襯砌塊的可縮式接頭內鋼管被壓變形，從而可縮式接頭被壓縮，隧道直徑逐漸減小，實現管片結構對圍巖大變形的適應性。

為了實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供一種適應圍巖大變形的管片襯砌結構，包括：

基礎管片，其采用實際工程中使用的標準塊或鄰接塊進行尺寸改進制得；

可縮式接頭，包括內側端面板和外側端面板，所述內側端面板和外側端面板構成可縮式接頭的兩側端面，所述內側端面板與所述基礎管片的一側面進行固定連接；且，

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

進一步地，所述可壓縮層包括連接板，多個所述壓縮構件與連接板交替連接設置，共同形成可壓縮層。