[發(fā)明專利]一種隧道恒值限阻緩沖結(jié)構(gòu)及其施工方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910451105.1
• 申請(qǐng)日: 2019-05-28
• 公開（公告）號(hào): CN110173276A
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龔倫;仇文革;王立川;鄭余朝;蘇斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué);中鐵十五局集團(tuán)第四工程有限公司
• 主分類號(hào): E21D11/00
• 分類號(hào): E21D11/00;E21D11/15;E21D11/38;E21D21/00
• 代理公司: 成都正華專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李亞男

本發(fā)明公開了具體涉及一種隧道恒值限阻緩沖結(jié)構(gòu)及其施工方法，屬于隧道領(lǐng)域。隧道緩沖結(jié)構(gòu)包括依次設(shè)置的初期支護(hù)、防水層以及二次襯砌，初期支護(hù)與防水層之間設(shè)有鋼筋網(wǎng)，初期支護(hù)與鋼筋網(wǎng)之間設(shè)有柔性填充層，鋼筋網(wǎng)上設(shè)有系列徑向短錨，徑向短錨的一端與鋼筋網(wǎng)連接、另一端穿過柔性填充層并設(shè)置在初期支護(hù)內(nèi)。其施工方法：在隧道開挖后施做初期支護(hù)，在初期支護(hù)的內(nèi)側(cè)面上預(yù)設(shè)呈梅花形布置的徑向短錨,鋼筋網(wǎng)與徑向短錨焊接；鋼筋網(wǎng)與初期支護(hù)間施做柔性填充層；在鋼筋網(wǎng)的內(nèi)側(cè)鋪設(shè)防水層后施做二次襯砌，本發(fā)明有效的提高了高應(yīng)力、大變形等高能環(huán)境下隧道襯砌的安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隧道領(lǐng)域，具體涉及一種隧道恒值限阻緩沖結(jié)構(gòu)及其施工方 法。

背景技術(shù)

適用于大變形、地震、爆破等高能環(huán)境下修建的隧道，在高應(yīng)力軟弱圍 巖條件下，因軟巖本身自穩(wěn)能力差、塑性變形大，且具有明顯的流變性，當(dāng) 對(duì)圍巖強(qiáng)度、應(yīng)力狀態(tài)不了解或支護(hù)結(jié)構(gòu)不合理時(shí)，往往會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞甚 至隧道坍塌。因此，對(duì)于高和極高地應(yīng)力的軟弱圍巖等情況，隧道結(jié)構(gòu)的受 力大小與受力特征對(duì)隧道安全尤為重要。國內(nèi)外許多專家學(xué)者已對(duì)高地應(yīng)力 和軟弱圍巖等問題做了大量研究工作，但在地下工程中對(duì)于大變形的問題仍 無行之有效的方案。在此類大變形、地震、爆破等高能作用下的隧道施工中， 為了確保隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，抵抗并釋放圍巖中存在的高能作用，現(xiàn)有的方案 首選是通過增加隧道結(jié)構(gòu)的整體剛度來硬抗隧道的圍巖壓力并限制圍巖變 形，一旦不能提供滿足實(shí)際工程需要的抗力，結(jié)構(gòu)仍會(huì)受到破壞。所以目前 常規(guī)采用的結(jié)構(gòu)和工法形成隧道的安全性和經(jīng)濟(jì)性非最優(yōu)、存在一定的風(fēng)險(xiǎn) 及隱患。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種隧道恒值限阻緩沖結(jié)構(gòu)及其施工方法，以解 決現(xiàn)有隧道采用的結(jié)構(gòu)和工法形成隧道的安全性和經(jīng)濟(jì)性在高能地質(zhì)環(huán)境 下不滿足要求的問題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

一種隧道恒值限阻緩沖結(jié)構(gòu)，包括依次設(shè)置的初期支護(hù)、防水層以及二 次襯砌，初期支護(hù)與防水層之間設(shè)有鋼筋網(wǎng)，初期支護(hù)與鋼筋網(wǎng)之間設(shè)有柔 性填充層，鋼筋網(wǎng)上設(shè)有徑向短錨，徑向短錨的一端與鋼筋網(wǎng)連接，徑向短 錨的另一端穿過柔性填充層并設(shè)置在初期支護(hù)內(nèi)。

施工過程中，在徑向短錨的支撐作用下，鋼筋網(wǎng)作為防水板的依附結(jié)構(gòu)， 并與防水板共同作為二次襯砌的外模，防止二次襯砌澆筑過程中壓縮填充 層，即二次襯砌施作完成后需確保徑向短錨不致產(chǎn)生變形。

修建完成后，若隧道圍巖中產(chǎn)生較大的壓力時(shí)則會(huì)擠壓初期支護(hù)，本發(fā) 明中的徑向短錨受壓會(huì)產(chǎn)生變形，當(dāng)處于形變壓力狀態(tài)的圍巖壓力過大使徑 向短錨承受超過其限阻值的應(yīng)力時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)，從而柔性填充層沿隧道 徑向的厚度會(huì)被壓薄，但依然能夠提供足夠的抗力以保證支護(hù)-圍巖體系的 整體穩(wěn)定，圍巖產(chǎn)生變形從而使圍巖壓力得到釋放，則施加在二次襯砌上的 壓力會(huì)減小，從而有效的提高了高應(yīng)力、大變形等高能環(huán)境下隧道襯砌的安 全性。

作為優(yōu)選，徑向短錨包括設(shè)置在初期支護(hù)內(nèi)的錨固端以及設(shè)置在鋼筋網(wǎng) 與錨固端之間的限阻緩沖端。

作為優(yōu)選，錨固端與初期支護(hù)垂直。

作為優(yōu)選，限阻緩沖端與鋼筋網(wǎng)垂直連接。

本發(fā)明通過分別與鋼筋網(wǎng)以及初期支護(hù)垂直設(shè)置的徑向短錨，二次襯砌 施作完成后可向初期支護(hù)提供一定抗力的限阻能力，并能在承受較大應(yīng)力失 穩(wěn)后允許一定程度的變形，以釋放過大的圍巖壓力。

作為優(yōu)選，徑向短錨呈梅花形布置。

本發(fā)明中的徑向短錨呈梅花形布置，極大地減小了傳遞至二次襯砌的圍 巖壓力。

作為優(yōu)選，徑向短錨與鋼筋網(wǎng)采用焊接連接。

作為優(yōu)選，柔性填充層采用的材料為高壓縮的柔性材料。