[發明專利]一種隧道耗能支護結構及施工方法

有效

• 申請號: 202110086646.6
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112780302B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 段俊峰;馬建軍;黃林沖;梁基冠;陳萬祥;梁禹;黨文剛;賴正首;陳海南
• 申請（專利權）人: 中山大學;中鐵武漢勘察設計研究院有限公司
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00
• 代理公司: 廣東合方知識產權代理有限公司 44561
• 代理人: 許建成

本發明公開了一種隧道耗能支護結構及施工方法，將多個環向間隔分布的徑向吸能裝置設于隧道的初初和二襯之間，并通過環向釋能裝置將兩兩環向相鄰的徑向吸能裝置相連共同形成環形支護結構，由環向釋能裝置為徑向吸能裝置的相對運動提供阻力，以吸收圍巖大變形產生的部分能量；且每個徑向吸能裝置的外支板和內支板之間通過慣容裝置相連，由可徑向收縮的慣容裝置為對徑向吸能裝置的徑向收縮提供阻力，以進一步吸收圍巖大變形產生的能量。從而使本發明可在吸收跨斷層隧道大變形產生的能量的同時，允許圍巖產生相對較大的變形，從而能有效地保證跨斷層或破碎帶隧道的穩定性和安全性。

技術領域

本發明涉及隧道工程建設技術領域，特別涉及一種隧道耗能支護結構及施工方法。

背景技術

現有的隧道支護結構一般包括初襯和二襯，初襯是在開挖隧道后，通過打錨桿、掛網、噴射混凝土等手段形成的初期支護，此初期支護主要利用圍巖強度形成支護；二襯則是用鋼筋混凝土在初襯內部形成一個完整的鋼筋混凝土結構。

當隧道穿越斷層或者破碎帶時，由于斷層或破碎帶處的圍巖本身很破碎、強度很低，容易發生大變形，一般需要通過預注漿等方法加固巖土體再開挖，其次就是采用長錨桿、多打錨桿等方式增加斷層圍巖的力學性能。一旦初期支護做好了才出現大變形，處置大變形就是將大變形處的初期支護挖走，然后再將大變形的圍巖挖走，最后重新做初期支護。這種做法費時費力、維護成本高，且還不能完全解決大變形的問題，因為大變形發生的時間很長，有些時候二襯做完后大變形才產生，甚至在運營后還出現大變形，而一旦運營后才出現大變形，則需要中斷運營來處置，影響極大。

如能在初襯和二襯之間設置一種可吸收斷層、破碎帶大變形產生的能量，同時允許圍巖產生一定程度的變形的耗能支護結構，將能有效地保證跨斷層或破碎帶隧道的穩定性和安全性，并可杜絕或者大幅降低因圍巖大變形而需對隧道進行維護的可能性。

發明內容

本發明的主要目的是提出一種隧道耗能支護結構及施工方法，旨在保證跨斷層或破碎帶隧道的穩定性和安全性，可杜絕或者大幅降低因圍巖大變形而需對隧道進行維護的可能性。

為實現上述目的，本發明提出一種隧道耗能支護結構，包括：

多個徑向吸能裝置，多個所述徑向吸能裝置設于初襯和二襯之間，且環向間隔分布，每個徑向吸能裝置包括徑向相對設置的外支板和內支板，以及連接于內支板和外支板之間的慣容裝置，慣容裝置可徑向收縮并可對徑向吸能裝置的徑向收縮提供阻力；以及

多個環向釋能裝置，環向釋能裝置連接兩兩環向相鄰的徑向吸能裝置，與多個所述徑向吸能裝置共同連成環形支護結構，并為環向相鄰的徑向吸能裝置的相對運動提供阻力。

為實現上述目的，本發明還提出一種隧道耗能支護結構施工方法，包括如下步驟：

S1、開挖隧道的同時，在隧道圍巖壁面的相應區域進初襯的施工；

S2、在初襯內周環向間隔設置徑向吸能裝置并通過環向釋能裝置將環向相鄰的徑向吸能裝置連接，形成環形支護結構。

本發明隧道耗能支護結構及施工方法，將多個環向間隔分布的徑向吸能裝置設于隧道的初初和二襯之間，并通過環向釋能裝置將兩兩環向相鄰的徑向吸能裝置相連共同形成環形支護結構，由環向釋能裝置為徑向吸能裝置的相對運動提供阻力，以吸收圍巖大變形產生的部分能量；且每個徑向吸能裝置的外支板和內支板之間通過慣容裝置相連，由可徑向收縮的慣容裝置為對徑向吸能裝置的徑向收縮提供阻力，以進一步吸收圍巖大變形產生的能量。從而使本發明可在吸收跨斷層隧道大變形產生的能量的同時，允許圍巖產生相對較大的變形，從而能有效地保證跨斷層或破碎帶隧道的穩定性和安全性，直至圍巖中的變形能量釋放完畢后，即可使圍巖和耗能支護結構的變形收斂趨于穩定，確保跨斷層或者破碎帶隧道的支護結構不拆不換一次安全快速施做到位，并使隧道后續的建設工序(如施作二次襯砌等工序)能夠順利進行，可杜絕或者大幅降低因圍巖大變形而需對隧道進行維護的可能性，進而節省隧道維護成本，并保證隧道后續的正常運營。