[發明專利]一種下伏軟弱地層隧道長期沉降的主動控制結構及其控制方法

在審

• 申請號: 202110300770.8
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN112780313A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 高文山;侯峰;王立川;章慧健;盧小軍;張樂拉;陳韻;鄭余朝;張為光;蔡和瑜;謝少新;胡林;王建軍;肖艷霞;趙映冠
• 申請（專利權）人: 中鐵十八局集團有限公司;西南交通大學
• 主分類號: E21D11/10
• 分類號: E21D11/10;E21D9/14;E21D20/00;E21D20/02
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

本發明公開了一種下伏軟弱地層隧道長期沉降的主動控制結構及其控制方法，包括隧道、輔助洞和主動控制組件，所述隧道開設在軟弱圍巖內，所述輔助洞開設在位于所述軟弱圍巖上方的地層，所述主動控制組件連接在所述輔助洞與所述隧道之間，所述主動控制組件包括若干組加固單元。本發明可以通過輔助洞對失效后的預應力錨索進行調整或更換，可以根據沉降的變化對預應力錨索的預應力進行動態化調節，對沉降的控制能實現主動的可調節性和精準調控，有利于維護隧道的長期運營。

技術領域

本發明涉及隧道沉降控制技術領域，具體涉及一種下伏軟弱地層隧道長期沉降的主動控制結構及其控制方法。

背景技術

對于隧道處于軟弱圍巖的情況，由于土層的固結尚未結束，隧道的沉降變形不僅發生在施工期，并且在運營期間仍在進行，而地層的沉降帶動隧道變形，導致隧道發生破壞，對于隧道的安全性及長期運營有極大的危害。

當前控制軟弱地層隧道的長期沉降主要采用基底加固的辦法，包括壓密注漿和高壓旋噴樁等方式，此類方法是通過對隧道基底地層的強化，提高土層性質從而實現對隧道沉降變形的控制。但是當前基底加固技術存在以下幾個方面的缺陷：其一，當前的基底加固技術措施是在隧道內部進行大范圍施工，使得工期增長，隧道投入運營的時間推遲；其二，當前的基底加固技術措施是一種被動式的控制方法，而隧道隨里程各斷面的地層條件不同，需要控制的沉降不同，基底加固技術措施無法根據各區域的不同沉降控制要求做出對應調整；其三，當前的基底加固技術措施在隧道投入運營后無法對加固后的基底進行調整和維護，從隧道的使用年限要求來看，無法進行維護的基底加固的技術措施并不利于隧道的長期運營。

發明內容

本發明的目的在于提供一種下伏軟弱地層隧道長期沉降的主動控制結構及其控制方法，以解決如何主動性地完成抑制既有隧道的長期沉降以保證隧道安全性問題。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種下伏軟弱地層隧道長期沉降的主動控制結構，包括隧道、輔助洞和主動控制組件，所述隧道開設在軟弱圍巖內，所述輔助洞開設在位于所述軟弱圍巖上方的地層，所述主動控制組件連接在所述輔助洞與所述隧道之間，所述主動控制組件包括若干組加固單元。

本發明在軟弱圍巖上方的地層開設輔助洞，在所述輔助洞與所述隧道之間設置有若干組加固單元組成的主動控制組件，相比傳統的基底加固的方式，所述的下伏軟弱地層隧道長期沉降的主動控制結構可根據不同區域的不同程度的沉降變形，對每組加固單元設置不同的預應力，使得對伏軟弱地層隧道長期沉降的控制具有主動的可調節性，可實現精準調控。

進一步地，所述加固單元包括加固曲面梁、錨索和固定組件，所述加固曲面梁設置在隧道的初期支護上，所述加固曲面梁及所述初期支護上均設置有預留孔洞，所述錨索的第一端穿設于所述預留孔洞并通過所述固定組件與所述加固曲面梁連接，所述錨索的第二端穿設于所述預留孔洞并通過所述固定組件與所述預留孔洞的內壁連接。

上述優選實施例的有益效果是：預留孔洞的內壁與隧道的初期支護上的加固曲面梁之間設置若干組加固單元，并通過所述加固構件將所述輔助洞和隧道連接成整體，加固單元的數量及其各個加固單元的預應力的設置，均可以依據不同區域的不同程度的沉降變形來決定，實現主動性控制。

進一步地，所述固定組件包括錨具和錨頭，所述錨頭套接在所述錨索的兩端，所述錨具位于所述加固曲面梁與所述錨頭之間及所述預留孔洞的內壁與所述錨頭之間。

上述優選實施例的有益效果是：固定組件采用錨具和錨頭的結構，施工簡單且成本低，先將錨具加裝在加固曲面梁與錨頭之間及預留孔洞的內壁與錨頭之間，再將錨頭套接在錨索的兩端即可完成固定組件的安裝。

進一步地，若干組所述加固單元的各個錨索的預應力不同。