[實用新型]一種帶蜂窩吸能裝置的隧道支護結構

有效

• 申請號: 202021018459.1
• 申請日: 2020-06-05
• 公開（公告）號: CN212406749U
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 傅金陽;瞿勇;陽軍生;王樹英;劉任
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: E21D11/10
• 分類號: E21D11/10;E21D11/00;E21D11/38
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 錢朝輝

本實用新型公開了一種帶蜂窩吸能裝置的隧道支護結構，包括初支鋼拱架、初支噴射混凝土層和二次襯砌層，所述初支鋼拱架主要由多段H型鋼組合而成，所述H型鋼組合的接頭處設有蜂窩吸能裝置，所述初支鋼拱架和蜂窩吸能裝置設于所述初支噴射混凝土層中。本實用新型的隧道支護結構中預設有蜂窩吸能裝置，蜂窩吸能裝置通過壓縮變形，使圍巖能量得以釋放，能有效解決大變形隧道初期支護易發生變形破壞的問題，且蜂窩吸能裝置的結構本身具有一定強度，安裝時能維持穩定性。上述蜂窩吸能裝置的采用，可以避免多次換拱，可以加快施工進度，施工安全性更高。

技術領域

本實用新型屬于隧道工程領域，尤其涉及一種隧道支護結構。

背景技術

近年來我國基礎設施建設蓬勃發展，隧道建設的規模史無前例，不可避免地需要在地層條件極差的環境中修建隧道。當隧道穿越高地應力或軟弱、破碎地層時，洞室圍巖容易發生較大的變形，進而導致初期支護鋼架扭曲變形、混凝土壓潰掉落，嚴重時將誘發隧道坍塌。若高地應力未適當釋放，后期容易造成二次襯砌開裂變形。

以往在大變形隧道設計施工時采用“強支護”原則，常用措施包括增加混凝土層厚度、設置雙層初期支護等，但在多數情況下并不能有效治理大變形問題，施工期間圍巖變形嚴重，需要多次換拱，嚴重影響了施工進度，危害施工安全。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，提供一種穩定性好、結構簡單的帶蜂窩吸能裝置的隧道支護結構，尤其適用于大變形隧道施工。為解決上述技術問題，本實用新型提出的技術方案為：

一種帶蜂窩吸能裝置的隧道支護結構，包括初支鋼拱架、初支噴射混凝土層和二次襯砌層，所述初支鋼拱架主要由多段H型鋼組合而成，所述H型鋼組合的接頭處設有蜂窩吸能裝置，所述初支鋼拱架和蜂窩吸能裝置設于所述初支噴射混凝土層中。一般的，一個初支鋼拱架中設有多個蜂窩吸能裝置。

上述帶蜂窩吸能裝置的隧道支護結構中，優選的，所述蜂窩吸能裝置包括連接器(板狀)與蜂窩吸能層，所述蜂窩吸能層夾設于所述連接器之間，所述H型鋼通過所述連接器與蜂窩吸能裝置連接。每個蜂窩吸能裝置均設有兩個連接器，分別用于與蜂窩吸能裝置上下的H型鋼連接。

上述帶蜂窩吸能裝置的隧道支護結構中，優選的，所述連接器上設有預設螺栓，所述H型鋼的端頭部設有連接板，所述連接板上開設有用于與所述預設螺栓相配合的螺栓孔。上述預高螺栓穿過螺栓孔后通過螺母將連接板與連接器固定，以將蜂窩吸能裝置與H型鋼固定。

上述帶蜂窩吸能裝置的隧道支護結構中，優選的，所述蜂窩吸能層包括多個蜂窩胞元，所述蜂窩胞元為中空結構，且所述蜂窩胞元的橫截面呈正六邊形，所述蜂窩胞元的開口朝向隧道中心。上述蜂窩胞元有著優秀的幾何力學性能，上述開口朝向利于后續向蜂窩胞元中噴射混凝土。

上述帶蜂窩吸能裝置的隧道支護結構中，優選的，所述蜂窩吸能裝置的最小總厚度為n×h，h由下式計算：

其中，n為蜂窩吸能裝置的個數，h為單個蜂窩吸能裝置的厚度，t為蜂窩胞元的壁厚，a為蜂窩胞元的長度，s為前期觀測或預測隧道凈空收斂值。通過上述計算方法可以確定隧道支護結構中所需要采用的蜂窩吸能裝置的數量與厚度，可以保證蜂窩吸能裝置滿足壓縮變形的需求。

上述帶蜂窩吸能裝置的隧道支護結構中，優選的，所述蜂窩吸能裝置的長度L與相鄰兩個所述初支鋼拱架之間的間距k相等，相鄰兩個所述初支鋼拱架同一高度處的蜂窩吸能裝置相互連接。上述設置可以增強初支鋼拱架的整體性，在噴射混凝土施作前具有一定的自穩能力，同時保證蜂窩吸能裝置貫穿于隧道初支結構中，增強其作用效果。

上述帶蜂窩吸能裝置的隧道支護結構中，優選的，所述蜂窩吸能裝置的寬度b與所述初支噴射混凝土層的厚度相等。上述設置可以使初支結構整體厚度一致，保證施工完成后初支表面的平整性，消除由于噴射混凝土表面不平整造成二襯背后脫空的質量隱患。