[實用新型]一種適用于大變形軟巖隧道的自適應復合襯砌結構

有效

• 申請號: 201920739958.0
• 申請日: 2019-05-22
• 公開（公告）號: CN210483744U
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 喬亞飛;王博;肖穎鳴;趙天馳;丁文其;何滿潮
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E21D11/10
• 分類號: E21D11/10;E21D20/00;E21D11/15;E21D11/22;E21D11/38
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

本實用新型涉及一種適用于大變形軟巖隧道的自適應復合襯砌結構，用于及時控制軟巖大變形隧道圍巖變形，實現對軟巖大變形隧道的自適應支護，該自適應復合襯砌結構由由外向內依次設置的早強初期支護結構層和二次襯砌層構成，所述的早強初期支護結構層由一體噴射成型的外層和內層構成，在外層和內層之間設有讓壓自適應子結構。與現有技術相比，本實用新型具有早期支護強度高、能夠自適應圍巖的變形、安全冗余度高、適用性廣等優點。

技術領域

本實用新型涉及隧道襯砌結構領域，尤其是涉及一種適用于大變形軟巖隧道的自適應復合襯砌結構。

背景技術

公路隧道多位于山區且埋于地下，修建過程中不可避免地會遇到各種各樣的復雜環境和不良地質，高地應力軟弱圍巖大變形就是其中之一。在我國西部山區就分布有大范圍的軟巖地層。山嶺隧道建設中，經常會遇到原巖應力水平高、圍巖軟弱破碎等復雜地質條件，隧道開挖后圍巖變形量大且持續時間較長，導致支護結構受力持續增加，往往超過圍巖、襯砌承載極限，經常發生初砌開裂、圍巖變形侵入隧道凈空，嚴重者甚至產生塌方等重大工程災害，對軟巖隧道設計和施工提出了重大挑戰。如南昆線家竹箐隧道、烏鞘嶺隧道和甘肅木寨嶺隧道等，以及正在規劃建設中的川藏鐵路，在設計和施工中均遇到了很大困難。

軟巖大變形隧道的傳統支護理論為及早強支護，及早強支護理論有兩層含義：一是隧道開挖后及早施作支護結構；二是加大支護結構剛度，如采用加厚的噴射混凝土、間距更密的高強度鋼拱架及較厚的二次襯砌等。這種支護措施雖在一定程度上抑制了圍巖變形，控制了松動圈范圍，預防了隧道坍塌，但當圍巖性質較差時，在雙層襯砌結構施工結束之后，圍巖隨著隧道開挖過程中應力的逐步釋放，巖體的持續流變以及遇水后表現出的膨脹等特征，由此而誘發過大的圍巖壓力，最終造成支護結構處于極高的受力狀態，進而導致內、外層襯砌發生收斂變形，甚至發生開裂，嚴重降低隧道的耐久性及防水性等，影響隧道的正常使用。

實用新型內容

本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種適用于大變形軟巖隧道的自適應復合襯砌結構。

本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種適用于大變形軟巖隧道的自適應復合襯砌結構，用于及時控制軟巖大變形隧道圍巖變形，實現對軟巖大變形隧道的自適應支護，該自適應復合襯砌結構由由外向內依次設置的早強初期支護結構層和二次襯砌層構成，所述的早強初期支護結構層由一體噴射成型的外層和內層構成，在外層和內層之間設有讓壓自適應子結構。

所述的外層沿隧道軸線延伸方向交替設置且相互平行的多條長恒阻大變形錨桿帶和短恒阻大變形錨桿帶，并且每條長恒阻大變形錨桿帶和短恒阻大變形錨桿帶在隧道底面的投影線分別與隧道軸線垂直。

每條長恒阻大變形錨桿帶內等間距的分布設置有多個長恒阻大變形錨桿，每條短恒阻大變形錨桿帶內等間距的分布設置有多個短恒阻大變形錨桿，并且每3-5個短恒阻大變形錨桿通過W型鋼帶串聯固定。

所述的讓壓自適應子結構包括泡沫混凝土預制件以及多榀沿隧道軸線方向等距且相互平行設置的鋼拱架，每榀鋼拱架由多段工字鋼以及多個連接相鄰兩段工字鋼的滑移節點構成，并且，所述的泡沫混凝土預制件設置在內層內且位置與每榀鋼拱架的滑移節點所在外置相對應，每個泡沫混凝土預制件設置方向與隧道軸線平行。

所述的滑移節點為一由槽鋼和鋼板通過施加預緊力的高強螺栓緊固形成工字型內腔的套筒結構，相鄰兩段工字鋼的端部分別插入滑移節點中，并且能夠在工字型內腔中滑動調節間距。

所述的長恒阻大變形錨桿與短恒阻大變形錨桿結構相同，均有由錨固端、桿體、恒阻套筒、恒阻體和鎖具構成，其錨固端進行預應力張拉錨固在隧道周圍巖體內，自由端錨固在早強初期支護結構層的外層中，并且通過鋼筋網焊接。

所述的二次襯砌層外表面與早強初期支護結構層的內層之間還設有多個沿周向等距布置的PVC管，每個PVC管的布置方向與隧道軸線平行。