[發明專利]膨脹土基質層隧道防坍塌加強支撐結構

在審

• 申請號: 202010723010.3
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111734438A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 張延年
• 申請（專利權）人: 沈陽促晉科技有限公司
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21D21/00;E02D31/08
• 代理公司: 沈陽之華益專利事務所有限公司 21218
• 代理人: 劉鳳桐

本發明提供了一種膨脹土基質層隧道防坍塌加強支撐結構,屬于隧道防災建設領域，包括膨脹土隧道基質層、外層支撐固定連接頂部拱架板、內層支撐固定連接底部拱架板、外圈弧形節段加強連接隔板、內圈弧形節段加強連接隔板、外層耗能減震軟管結構、外層軟管內置腔體、中層耗能減震軟管結構、中層軟管內置腔體、內層耗能減震軟管結構、內層軟管內置腔體、混合填充層、承載底部支撐穩固裝置、封板、預支錨件，膨脹土隧道基質層的內側上方設置外層支撐固定連接頂部拱架板，本發明的有益效果是具有足夠支撐強度和抗震能力，能承受膨脹土基質層較大變形起到抗震支撐和消除震動效應作用，能控制隧道崩塌危險和減少震動反應。

技術領域

本發明屬于隧道防災建設領域，特別是涉及一種膨脹土基質層隧道防坍塌加強支撐結構。

背景技術

膨脹土(expansive soil)亦稱“脹縮性土”。浸水后體積劇烈膨脹，失水后體積顯著收縮的黏性土。由于土中含有較多的蒙脫石、伊利石等黏土礦物，故親水性很強。當天然含水率較高時，浸水后的膨脹量與膨脹力均較小，而失水后的收縮量與收縮力則很大，天然孔隙比愈大時，膨脹量與膨脹力愈小，收縮量與收縮力則大些，在膨脹土中修建隧道時，由于土壤洗水后膨脹性較大，使用傳統的隧道支撐裝置進行支撐時，當土壤吸水膨脹時會對固定好的裝置進行擠壓造成裝置的毀壞，易造成工程事故，特別在山嶺隧道施工中，一般以維護和利用圍巖的自承能力為基點，采用錨桿和噴射混凝土為主要支護手段，及時的進行支護，控制圍巖的變形和松弛，使圍巖成為支護體系的組成部分。但在施工過程中發現，由于圍巖地質情況復雜多變，在巖體破碎區域，圍巖自承能力較弱，特別是在斷裂破碎帶區域，圍巖結構極不穩定，給隧道安全造成很大影響，目前在山嶺隧道施工中普遍采用復合襯砌結構，即在隧道洞室上臺階開挖完成后，及時進行初襯施工，架設鋼拱架并噴射混凝土，提高圍巖穩定性。但由于洞室內空間及施工臺車的限制以及施工工序的影響，初襯不能及時封閉成環，而且二襯的施工往往滯后于初襯，施工間隔一般達到70m以上。在初襯封閉成環之前，鋼拱架端部一般采用鎖腳錨桿進行加固，但在斷裂破碎帶內圍巖較為破碎，鎖腳錨桿的加固作用有限，而且注漿需要一段時間才可發揮錨固作用，因此在工程中時常會出現初襯崩塌事故，嚴重影響施工進度和工程安全，有時在特殊情況如地震發生時，振動引起山嶺隧道主結構體產生地震反應，有可能造成主體結構在強震中破壞，因此最大限度控制損失、增加安全系數和減少結構震動反應是山嶺隧道建筑結構等系列工程當前需要解決的問題，這些不利因素對隧道洞口的施工安全提出了較大的挑戰，由于土壤吸水膨脹時會對固定好的裝置進行擠壓造成裝置的毀壞，特別是在膨脹土中修建隧道時，使用傳統的隧道支撐裝置進行支撐時易造成工程事故，再加上圍巖變形難控制，因此如何設計好在膨脹土中修建隧道時用于防止坍塌的裝置極為重要。

發明內容

為了解決上述存在的技術問題，本發明提供一種膨脹土基質層隧道防坍塌加強支撐結構，克服了特殊膨脹土隧道基質層浸水后容易發生體積劇烈膨脹易造成隧道崩塌工程事故危險，具有足夠支撐強度和抗震能力，能承受膨脹土基質層較大變形起到抗震支撐和消除震動效應作用，能控制隧道崩塌危險和減少震動反應。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種膨脹土基質層隧道防坍塌加強支撐結構，包括膨脹土隧道基質層、外層支撐固定連接頂部拱架板、內層支撐固定連接底部拱架板、外圈弧形節段加強連接隔板、內圈弧形節段加強連接隔板、外層耗能減震軟管結構、外層軟管內置腔體、中層耗能減震軟管結構、中層軟管內置腔體、內層耗能減震軟管結構、內層軟管內置腔體、混合填充層、承載底部支撐穩固裝置、封板、預支錨件，膨脹土基質層隧道防坍塌加強支撐結構的最外層為膨脹土隧道基質層，膨脹土隧道基質層的內側上方設置外層支撐固定連接頂部拱架板，外層支撐固定連接頂部拱架板的內側設置外圈弧形節段加強連接隔板，外圈弧形節段加強連接隔板的內側設置內圈弧形節段加強連接隔板，內圈弧形節段加強連接隔板的內側設置內層支撐固定連接底部拱架板；