[發明專利]適用于斷裂帶的隧道柔性支護體系

有效

• 申請號: 202011461326.6
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112576278B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 于廣明;張博陽;王克成;朱向飛;劉玉寶
• 申請（專利權）人: 青島理工大學;王克成;朱向飛;劉玉寶
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21D11/08;E21D11/38;E21D11/10;F16F15/067
• 代理公司: 青島匯智海納知識產權代理有限公司 37335
• 代理人: 陳磊

本發明涉及隧道工程的支護技術，特別是一種適用于斷裂帶的隧道柔性支護體系。包括由外至內依次設置的初支層、橡膠防水層、第一緩震層、第一環形鋼拱、第二緩震層、第二環形鋼拱和二襯層，初支層的外側配套設有注漿錨桿，初支層和注漿錨桿沿開挖斷面的輪廓設置。可有效降低斷層活動對隧道造成的剪切應力、拉預應力和彎曲破壞，在斷層發生較大位移錯動時仍舊可以保證隧道的正常通行。

技術領域

本發明涉及隧道工程的支護技術，特別是一種適用于斷裂帶的隧道柔性支護體系。

背景技術

活動斷裂帶對隧道工程的威脅具有時間的不確定性和長期性，且地鐵隧道線路在某些不可抗因素條件下，都無法避免的要穿越活動斷裂，而斷裂活動所引起的地層位錯會導致地鐵軌道變形、隧道襯砌結構開裂及防滲設施受損等破壞一系列不良后果。尤其在現有的隧道設計中，二襯與初襯通常是緊密接觸的，斷裂帶兩側地層的錯位移動將導致襯砌結構與圍巖相脫離并產生局部應力集中等問題。根據大量的工程經驗與現有的已知研究可以得出，斷裂錯動將會使襯砌結構在拱腰位置發生剪應力集中問題，尤其在斷裂跡線兩側的襯砌結構會出現明顯的剪切破壞，其次在襯砌結構與斷裂跡線相交的斷面位置、襯砌結構的拱頂及拱底位置會成對出現受拉、受壓現象，雖然混凝土結構具有較高的抗壓性，但是其抗拉性是較弱的。綜上所述如何減小斷裂錯動對襯砌結構的影響是極有意義的。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的上述缺陷，提出了一種用于斷裂帶的隧道柔性支護體系，可有效降低斷層活動對隧道造成的剪切應力、拉預應力和彎曲破壞，在斷層發生較大位移錯動時仍舊可以保證隧道的正常通行。

本發明的技術方案是：一種適用于斷裂帶的隧道柔性支護體系，其中，包括由外至內依次設置的初支層、橡膠防水層、第一緩震層、第一環形鋼拱、第二緩震層、第二環形鋼拱和二襯層，初支層的外側配套設有注漿錨桿，初支層和注漿錨桿沿開挖斷面的輪廓設置；

所述第二緩震層內設有高強緩震彈簧組，高強緩震彈簧組包括數個沿環形斷面間隔設置的高強緩震彈簧，高強緩震彈簧的兩端分別與第一環形鋼拱和第二環形鋼拱的環形拱腰連接；

所述二襯層包括數個二襯環形段，相鄰的二襯環形段之間通過預留連接支座固定連接；

所述預留連接支座包括預留支座連接底板、連接塊和剛性連接桿，預留支座連接底板的兩側分別與相鄰的二襯環形段固定連接，相鄰兩二襯環形段之間通過數個間隔設置的預留支座連接底板連接，且位于相鄰二襯環形段之間的數個預留支座連接底板之間通過剛性連接桿固定連接；

所述第二環形鋼拱的拱底和初支層的底板之間通過數個間隔設置的縱向位移抵消機構連接，位移抵消機構包括位移抵消件頂板、伸縮外筒、伸縮內筒、位移抵消件底板和伸縮固定件，位移抵消件頂板與第二環形鋼拱的拱底固定連接，位移抵消件底板與第一環形鋼拱的拱底固定連接，伸縮外筒和伸縮內筒位于位移抵消件頂板和位移抵消件底板之間，伸縮外筒的頂部與位移抵消件頂板的底部表面固定連接，伸縮外筒的筒壁上沿其高度方向間隔設置數個插孔，伸縮內筒的底部與位移抵消件底板的頂部表面固定連接，伸縮內筒的頂部位于伸縮外筒內，伸縮內筒的頂端和伸縮外筒的連接處設有伸縮固定件；

所述位移抵消件頂板和位移抵消件底板之間布設有數個位移抵削件預留安全彈簧，位移抵削件預留安全彈簧的底部與位移抵消件底板連接；

所述伸縮固定件包括推塊、滑板、伸縮擋釘和推板，推塊固定在伸縮內筒的頂端，伸縮內筒彈簧的頂端與推塊固定連接，滑板、伸縮擋釘和推板位于推塊的上方，滑板與伸縮外筒的內壁滑動連接，推板與滑板之間呈對稱設置，推板和滑板之間通過數根伸縮擋釘彈簧連接，推板的外表面固定有伸縮擋釘，伸縮擋釘朝向伸縮外筒上的插孔處，伸縮擋釘的上表面呈弧形。

本發明中，所述橡膠防水層緊貼初支層的內壁設置，由塑性材質制成，用于阻隔初支層未能阻擋住的錯位滲水。