本發(fā)明涉及交通工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于軟巖大變形隧道的預(yù)制支護(hù)襯砌結(jié)構(gòu)及施工方法。

背景技術(shù)：

軟巖大變形隧道，由于地應(yīng)力方向、巖層產(chǎn)狀、地層構(gòu)造、巖層軟硬不均、地下水等各種因素的綜合作用，施工中往往表現(xiàn)為變形量大，變形持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，支護(hù)結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，將承受來(lái)自不同方向、不同大小的圍巖壓力作用，傳統(tǒng)的噴錨支護(hù)結(jié)構(gòu)從施做到充分發(fā)揮其最大效能往往需要一定的時(shí)間，在噴射混凝土充分發(fā)揮效能之前支護(hù)結(jié)構(gòu)整體剛度較弱，不能及時(shí)提供足夠的剛度來(lái)抵抗軟巖大變形，施工中往往出現(xiàn)在支護(hù)結(jié)構(gòu)未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度之前，局部先發(fā)生噴射混凝土開裂和剝落、鋼架彎折、扭曲以及失穩(wěn)等問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)提前喪失承載能力。因此，研制能夠快速發(fā)揮其承載性能的支護(hù)結(jié)構(gòu)是軟巖大變形隧道中一個(gè)亟需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于軟巖大變形隧道的預(yù)制支護(hù)襯砌結(jié)構(gòu)及施工方法,最大限度地降低因支護(hù)結(jié)構(gòu)不及時(shí)、早期支護(hù)剛度不足引起的進(jìn)一步加劇變形的風(fēng)險(xiǎn)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

用于軟巖大變形隧道的預(yù)制支護(hù)襯砌結(jié)構(gòu)，其特征在于：

預(yù)制支護(hù)襯砌結(jié)構(gòu)由預(yù)制管片式初期支護(hù)結(jié)構(gòu)和模筑鋼筋混凝土二次襯砌結(jié)構(gòu)組成；

預(yù)制管片式初期支護(hù)結(jié)構(gòu)由若干工廠預(yù)制的單元管片拼裝組成，單元管片橫向拼接成環(huán)，各環(huán)沿隧道軸線方向縱向拼接成管。

預(yù)制管片式初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的單元管片在隧道內(nèi)拼裝施工，通過(guò)螺栓互相連接成環(huán)。

預(yù)制管片式初期支護(hù)結(jié)構(gòu)與地層巖體之間的空隙內(nèi)壓注水泥砂漿，使預(yù)制管片式初期支護(hù)結(jié)構(gòu)與地層巖體緊密接觸。

模筑鋼筋混凝土二次襯砌結(jié)構(gòu)沿隧道軸線方向分段整體澆筑。

預(yù)制管片式初期支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面鋪設(shè)防水層。

用于軟巖大變形隧道的預(yù)制支護(hù)襯砌結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于：

包括以下步驟：

步驟一：沿隧道輪廓開挖地層巖體，待地層巖體開挖完成后，立即在其內(nèi)表面采用管片拼裝機(jī)拼裝預(yù)制管片式初期支護(hù)結(jié)構(gòu)；

步驟二：預(yù)制管片式初期支護(hù)結(jié)構(gòu)拼裝完畢后，通過(guò)向地層巖體內(nèi)表面與預(yù)制管片式初期支護(hù)結(jié)構(gòu)外表面之間的空隙內(nèi)壓注水泥砂漿，確保地層巖體和預(yù)制管片式初期支護(hù)結(jié)構(gòu)密貼；

步驟三：壓注水泥砂漿完畢后，在預(yù)制管片式初期支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面鋪設(shè)防水層；

步驟五：待防水層鋪設(shè)完畢后，在防水層內(nèi)表面分段整體澆筑模筑鋼筋混凝土二次襯砌結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明用于高地應(yīng)力軟巖大變形隧道中，由預(yù)制管片式初期支護(hù)結(jié)構(gòu)、現(xiàn)澆鋼筋混凝土二次襯砌結(jié)構(gòu)及其兩者之間的防水層組成，預(yù)制初期支護(hù)結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)工廠化預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)拼裝，機(jī)械化作業(yè)程度高，且預(yù)制分塊可根據(jù)結(jié)構(gòu)受力及施工工法來(lái)調(diào)整，預(yù)制塊之間通過(guò)螺栓連接，可實(shí)現(xiàn)快速拼裝，實(shí)現(xiàn)快速施做，盡早發(fā)揮支護(hù)結(jié)構(gòu)承擔(dān)地層荷載的效果，在隧道開挖后能夠?qū)崿F(xiàn)及時(shí)支護(hù)，盡早充分發(fā)揮支護(hù)結(jié)構(gòu)承載能力，有效降低因早期支護(hù)剛度不足引起進(jìn)一步加劇變形的風(fēng)險(xiǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)橫斷面圖；

圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)剖面圖；

圖3為本發(fā)明預(yù)制管片式初期支護(hù)結(jié)構(gòu)分塊示意圖。

圖中，1—地層巖體，2—預(yù)制管片式初期支護(hù)結(jié)構(gòu)，3-鎖固錨管，4—防水層，5—模筑鋼筋混凝土二次襯砌結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

本發(fā)明涉及的一種用于軟巖大變形隧道的預(yù)制支護(hù)襯砌結(jié)構(gòu)，由預(yù)制管片式初期支護(hù)結(jié)構(gòu)2和模筑鋼筋混凝土二次襯砌結(jié)構(gòu)5組成。預(yù)制管片式初期支護(hù)結(jié)構(gòu)2由若干工廠預(yù)制的單元管片拼裝組成，單元管片橫向拼接成環(huán)，各環(huán)沿隧道軸線方向縱向拼接成管。

預(yù)制管片式初期支護(hù)結(jié)構(gòu)2的單元管片在隧道內(nèi)拼裝施工，通過(guò)螺栓互相連接成環(huán)。預(yù)制管片式初期支護(hù)結(jié)構(gòu)2與地層巖體1之間的空隙內(nèi)壓注水泥砂漿，使預(yù)制管片式初期支護(hù)結(jié)構(gòu)2與地層巖體1緊密接觸。模筑鋼筋混凝土二次襯砌結(jié)構(gòu)5沿隧道軸線方向分段整體澆筑。預(yù)制管片式初期支護(hù)結(jié)構(gòu)2內(nèi)表面鋪設(shè)防水層4。

施工過(guò)程為：

沿隧道輪廓在地層巖體1開挖后，立即在內(nèi)表面拼裝施工預(yù)制管片式初期支護(hù)結(jié)構(gòu)2；預(yù)制管片式初期支護(hù)結(jié)構(gòu)2采用管片拼裝機(jī)械拼裝，管片單元之間采用螺栓連接；在拼裝成環(huán)的預(yù)制管片式初期支護(hù)結(jié)構(gòu)2鋪設(shè)防水層4；最后在防水層4內(nèi)側(cè)分段設(shè)置模筑鋼筋混凝土二次襯砌結(jié)構(gòu)5。

為了使地層巖體1與預(yù)制管片式初期支護(hù)結(jié)構(gòu)2密貼，拼裝完畢后可通過(guò)壓注水泥砂漿充填地層巖體1內(nèi)表面與預(yù)制管片式初期支護(hù)結(jié)構(gòu)2外表面之間的空隙。本發(fā)明在隧道開挖后，預(yù)制管片式初期支護(hù)結(jié)構(gòu)2能夠?qū)崿F(xiàn)快速拼裝，及時(shí)支護(hù)，盡早充分發(fā)揮支護(hù)結(jié)構(gòu)承載能力，有效降低因早期支護(hù)剛度不足引起進(jìn)一步加劇變形的風(fēng)險(xiǎn)。達(dá)到快速及時(shí)支護(hù)的目的，有效解決軟巖大變形隧道施工中因初期支護(hù)早期剛度不足而引起的噴射混凝土開裂、鋼架扭曲等問(wèn)題。

本發(fā)明的內(nèi)容不限于實(shí)施例所列舉，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過(guò)閱讀本發(fā)明說(shuō)明書而對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種用于軟巖大變形隧道的預(yù)制支護(hù)襯砌結(jié)構(gòu)及施工方法。大變形地層的開挖初期應(yīng)力大、變形速度快，噴錨型鋼支護(hù)結(jié)構(gòu)從施做到發(fā)揮最大效能需要一定時(shí)間，在支護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度之前局部先發(fā)生噴射混凝土開裂剝落、鋼架彎折、扭曲以及失穩(wěn)等問(wèn)題。本發(fā)明采用預(yù)制的鋼筋混凝土管片式支護(hù)結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的噴錨型鋼支護(hù)結(jié)構(gòu)，由預(yù)制管片式初期支護(hù)和模筑鋼筋混凝土二次襯砌組成；預(yù)制管片式初期支護(hù)結(jié)構(gòu)由若干工廠化預(yù)制的單元管片在隧道內(nèi)采用管片拼裝機(jī)械拼裝而成，單元管片通過(guò)螺栓連接成環(huán)。本發(fā)明涉及的預(yù)制管片式初期支護(hù)結(jié)構(gòu)能在隧道開挖后實(shí)現(xiàn)及時(shí)支護(hù)，盡早充分發(fā)揮承載性能，有效降低因早期支護(hù)剛度不足引起進(jìn)一步加劇變形的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：李國(guó)良;靳寶成;黃雙林;何永旺;符亞鵬;嚴(yán)文翔;劉國(guó)慶;李寧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.22
技術(shù)公布日：2017.08.15