CN102733825A - 一种能适应围岩变形的混凝土管片衬砌结构的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种使混凝土管片衬砌结构能适应围岩变形的方法，它是将封闭的管片衬砌转变为开口的管片衬砌与锚杆组合的结构，即随着围岩变形加大，锚杆受力也逐步加大，进而抑制围岩变形，使组合结构与围岩达到力学平衡，进而释放地层挤压应力，使管片衬砌结构很好的适应地层挤压变形，有效的保护管片衬砌结构。

Description

一种能适应围岩变形的混凝土管片衬砌结构的方法
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，具体的指是一种能适应围岩变形的混凝土管片衬砌结构的方法。 
背景技术
在岩石地层中采用隧道掘进机（简称TBM）施工的部分隧道采用管片拼装衬砌：隧道施工时由管片拼装设备将在地面预制好的衬砌块拼装成衬砌环，并将衬砌环壁后与地层之间的空隙回填密实，由封闭成环的管片衬砌承受地下水和围岩压力。管片衬砌环一般由若干衬砌块组成，块与块之间和环与环之间采用适当的连接方式形成为一个整体。 
隧道开挖后由于周围的围岩应力释放，围岩会逐渐向内变形，进而挤压已拼装好的管片衬砌结构。由于现有管片衬砌为封闭衬砌结构，管片块与块之间紧密连接，衬砌本身能适应的变形量较小，故在挤压性地层中由于围岩持续变形作用于管片衬砌结构上的荷载越来越大，严重时可使管片衬砌结构破坏。 
为此，现有技术中，当隧道穿越挤压性地层时，一般采取以下两个措施： 
1、利用TBM刀盘上的超挖刀具，扩大开挖轮廓，为围岩变形留出更大的空间，利于围岩应力释放，从而使围岩作用于衬砌上的荷载得以减小； 
2、在拼装好的管片衬砌壁后空隙中填充可适应一定变形的材料，并根据变形要求选择灌浆时间，使地层压力在这个过程中得到一定释放。 
上述两种处理方式存在的问题是：可供围岩变形空间有限，当围岩变形超出预设范围时，管片衬砌结构仍有可能因承受过大荷载而破坏。 
具体说明如下： 
1、受TBM机械设备能力所限，超挖刀具超挖量一般仅为半径方向5cm。 
2、可适应的地层变形量较小：隧道开挖轮廓与衬砌外轮廓之间空隙较小，一般不超过15cm，而考虑填充的如豆粒石等可压缩材料后，能适应的地层变形量仅为5-10cm，不能完全适应底层挤压变形。 
发明内容
本发明的目的就是针对上述背景技术存在的不足，提供一种能适应围岩变形的混凝土管片衬砌结构的方法。 
本发明的技术方案为：一种使混凝土管片衬砌结构能适应围岩变形的方法，包含以下步骤： 
1）、在隧道掘进开挖后，拼装管片衬砌，形成成环封闭的衬砌结构。 
2）、从成环封闭的衬砌结构的内壁向衬砌结构周围的围岩沿径向打设锚杆，随后，将管片壁后的空隙使用混凝土填充密实。 
3）、待管片壁后的空隙填充物凝固后，拆除衬砌结构中的任一块管片，放置一段时间，等待衬砌结构适应周围围岩对其的挤压变形。  
4）、当地层对衬砌结构的挤压变形稳定后，对管片衬砌的开口部位现浇钢筋混凝土，形成永久封闭的衬砌结构。 
在上述方案中： 
所述的管片壁后的空隙采用压浆的方式填充密实。 
在所述的衬砌结构的开口部位设置有可缩式临时支撑件，用以提供更大的约束力，使围岩对衬砌结构的变形挤压可尽快稳定。 
相邻的衬砌结构的开口部位交错布置，用以保证衬砌结构的稳定性。 
本发明将封闭的管片衬砌转变为开口的管片衬砌与锚杆组合的结构，即随着围岩变形加大，锚杆受力也逐步加大，进而抑制围岩变形，使组合结构与围岩达到力学平衡，进而释放地层挤压应力，使管片衬砌结构很好的适应地层挤压变形，有效的保护管片衬砌结构。 
附图说明
图1-图3为本发明的整体结构示意图。 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。 
一种使混凝土管片衬砌结构能适应围岩变形的方法，其步骤为： 
1）、如图1所示，在隧道掘进开挖后，拼装管片衬砌，形成成环封闭的衬砌结构1，然后穿透管片向围岩四周径向打设锚杆2，所述的径向锚杆2穿过管片衬砌1，并被周围的围岩紧固；随后将管片壁后空隙4采用压浆等方式填充密实并等待凝固。待管片壁后空隙4的填充物凝固后，拆除衬砌结构1中的一块管片5，使封闭的管片衬砌结构1转变为开口的管片衬砌与锚杆2组合的结构，这样的结构可随着围岩变形加大，锚杆受力也逐步加大，进而抑制围岩变形，使组合结构与围岩达到力学平衡。相邻的衬砌结构的开口部位交错布置，用以保证衬砌结构的稳定性。 
2）、如图2所示，在衬砌结构1的开口部位设置可缩式临时支撑件3，以提供更大的约束力，使围岩对衬砌结构的变形挤压可尽快稳定。 
3）、如图3所示，当地层对衬砌结构1的挤压变形稳定后，拆除可缩式临时支撑件3，并对管片衬砌的开口部位现浇钢筋混凝土6，形成永久封闭的衬砌结构。 
本发明将封闭的管片衬砌转变为开口的管片衬砌与锚杆组合的结构，使管片衬砌结构很好的适应地层挤压变形，可有效的保护管片衬砌结构。 

Claims (4)

1.一种使混凝土管片衬砌结构能适应围岩变形的方法，其特征在于，包含以下步骤：
1）、在隧道掘进开挖后，拼装管片衬砌，形成成环封闭的衬砌结构。
2）、从成环封闭的衬砌结构的内壁向衬砌结构周围的围岩沿径向打设锚杆，随后，将管片壁后的空隙使用混凝土填充密实。
3）、待管片壁后的空隙填充物凝固后，拆除衬砌结构中的任一块管片，放置一段时间，等待衬砌结构适应周围围岩对其的挤压变形。
4）、当地层对衬砌结构的挤压变形稳定后，对管片衬砌的开口部位现浇钢筋混凝土，形成永久封闭的衬砌结构。
2.根据权利要求1所述的一种使混凝土管片衬砌结构能适应围岩变形的方法，其特征在于：所述的管片壁后的空隙采用压浆的方式填充密实。
3.根据权利要求1所述的一种使混凝土管片衬砌结构能适应围岩变形的方法，其特征在于：在所述的衬砌结构的开口部位设置有可缩式临时支撑件，用以提供更大的约束力，使围岩对衬砌结构的变形挤压可尽快稳定。
4.根据权利要求1所述的一种使混凝土管片衬砌结构能适应围岩变形的方法，其特征在于：相邻的衬砌结构的开口部位沿轴向交错布置。
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