[發明專利]一種多種填充物的分倉式襯砌卸壓支護結構及方法

有效

• 申請號: 201910111530.6
• 申請日: 2019-02-12
• 公開（公告）號: CN109653765B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 劉杰;高素芳;鄭斯源;盧獲;謝曉康;黎照;孫濤;蘭俊;周雨舟;林軒
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21D11/10;E21D11/18
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 李登橋

本發明提供了一種多種填充物的分倉式襯砌卸壓支護結構及施工方法，它包括完整圍巖，所述完整圍巖之間夾雜有圍巖塑性區，所述完整圍巖和圍巖塑性區的內側壁設置有二襯，并在兩者之間設置有間隙；所述間隙內部靠近完整圍巖和圍巖塑性區的內側壁上設置有碎屑物倉體，所述碎屑物倉體內部設置有流質碎屑層，所述碎屑物倉體和二襯之間的間隙設置有陶粒倉體和充水胎體。根據隧洞不同位置的受力情況和巖體變形，用裝有不同填充物的倉體按如上下、左右、前后等堆疊方式進行支護，在支撐了圍巖的同時，若發生巖體變形便可利用倉體內填充物的流動性進行壓力卸載，最大限度地結合并利用了不同材料的優勢。

技術領域

本發明主要針對隧洞的襯砌支護和變形卸壓及施工方法，實現在支護隧洞的同時可以根據隧洞不同位置的受力情況和巖體變形進行安全經濟地卸壓，適用于各類隧洞和渠道等需支護的結構。

背景技術

傳統的襯砌是在隧道洞身周邊用鋼筋混凝土等材料修建的永久性支護結構。為了防止圍巖變形會坍塌，通常采用噴涂混凝土和鋼筋支護的措施，一旦巖體發生變形，力便傳遞到洞壁，增加洞壁破壞的風險，若有細微的破壞便可能造成巨大的損失和危險，且鋼筋等材料價格較高，大規模采用鋼筋支護要投入更多的成本。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種多種填充物的分倉式襯砌卸壓支護結構及施工方法，該結構主要針對隧洞的襯砌支護和變形卸壓，根據隧洞不同位置的受力情況和巖體變形，用裝有不同填充物的倉體按如上下、左右、前后等堆疊方式進行支護，在支撐了圍巖的同時，若發生巖體變形便可利用倉體內填充物的流動性進行壓力卸載，最大限度地結合并利用了不同材料的優勢，即使部分倉體破壞也不影響整體效果，填充物充滿倉體間的縫隙又可加強襯砌的支護效果，既提高了安全系數又縮小了投入成本。

為了實現上述的技術特征，本發明的目的是這樣實現的：一種多種填充物的分倉式襯砌卸壓支護結構，它包括完整圍巖，所述完整圍巖之間夾雜有圍巖塑性區，所述完整圍巖和圍巖塑性區的內側壁設置有二襯，并在兩者之間設置有間隙；所述間隙內部靠近完整圍巖和圍巖塑性區的內側壁上設置有碎屑物倉體，所述碎屑物倉體內部設置有流質碎屑層，所述碎屑物倉體和二襯之間的間隙設置有陶粒倉體和充水胎體。

所述碎屑物倉體包括包裹袋，所述包裹袋采用柔性囊體縫制而成密閉的包裹袋；所述包裹袋的外部套裝有土工布袋，所述包裹袋內部填充有由隧洞開挖產生的廢棄流質碎屑物。

所述充水胎體采用柔性的橡膠胎體制成，所述橡膠胎體內部填充胎體內流體，所述充水胎體的一端連接有自動卸壓閥，另一端安裝有壓強表。

所述充水胎體的表層套有一層胎體保護層，所述充水胎體上連接有排水管。

所述完整圍巖和圍巖塑性區與二襯的間隙之間設置有預留變形腔體，所述預留變形腔體內設置有若干個流質包裹物倉體，并形成一層流質緩沖層。

所述每個包裹物倉體周邊二襯結構上每距一段距離開設卸壓/注漿孔/排水管。

所述二襯和流質緩沖層之間設置有多個壓力傳感器。

任意一項所述多種填充物的分倉式襯砌卸壓支護結構的施工方法，它包括以下步驟：

Step1：材料準備：準備壓力傳感器、自動卸壓閥、壓強表、橡膠胎體、鋼拱架、廢棄流質碎屑物、陶粒和胎體內流體；

Step2：制作填充包裹：將所選廢棄流質碎屑物裝入柔性包裹袋中，并在外包裹土工布袋，完成碎屑物倉體；在充水胎體外包上一層胎體保護層，從胎體流體輸入口處充入填充胎體內流體，并保證氣密性良好；將充水胎體與自動卸壓閥和排水管連接后，設定好自動卸壓閥的閾值，往橡膠胎體中注水完成充水胎體；將所選陶粒裝進土工布袋中扎牢，完成陶粒倉體；

Step3：根據巖體性質，進行數值模擬確定圍巖長期蠕變變形量，對其進行圍巖開挖卸荷后隧洞受力模擬分析，得到隧道開挖后圍巖塑性區和完整圍巖分布情況，確定每個倉體的安裝位置；