CN110725698B - 适用于高地应力大变形隧道装配式初期支护缓冲结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于高地应力大变形隧道装配式初期支护缓冲结构，由拱顶锚固混凝土部件、拱脚锚固混凝土部件以及拱腰、边墙拼接块拼装形成，其中，所述拱腰拼接块对应围岩一侧设置有缓冲层，减小隧道初期支护施工后初期产生较大变形，达到释放围岩部分应力进而控制变形的目的。本发明适用于高地应力大变形隧道装配式初期支护结构，结构简单，易于现场施工，能有效控制初支变形，实现现场快速施工，极大降低初支变形侵限、换拱率，使高地应力隧道施工安全、快速推进，提高施工效率，节约施工成本。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，更具体地说，本发明涉及一种适用于高地应力大变形隧道装配式初期支护缓冲结构及其施工方法。
背景技术
在隧道施工中，因高地应力作用，常出现初期支护结构发生较大变形，通过常规性的初支补强及围岩注浆加固效果不明显，初支结构变形侵限、换拱时有发生，严重影响隧道施工安全及进度，造成极大的成本投入。
且目前山岭隧道常规施工中，初期支护结构均需要经过现场初期支护钢架拼装、钢筋网片安设、锁脚锚杆(管)及系统锚杆施作、喷射混凝土等施工工艺，作业时间长，施工进度慢，同时受诸多因素影响，喷射混凝土平顺度、密实度及钢架保护层等极难控制，施工标准和质量较低；且喷射混凝土作业时洞内环境差，影响作业人员身体健康；喷射混凝土施工完毕后，前期强度较低，极易在后续施工中被损坏，形成质量安全隐患。
因此，亟需研发一种能够减少应力变形和提高施工效率的适用于高地应力大变形隧道装配式初期支护缓冲结构。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述难题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明的另一个目的是提供一种减少变形的适用于高地应力大变形隧道装配式初期支护缓冲结构。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明提供一种适用于高地应力大变形隧道装配式初期支护缓冲结构，其中，由拱顶锚固混凝土部件、拱脚锚固混凝土部件以及拱腰、边墙拼接块拼装形成；其中，所述拱腰、边墙拼接块上与隧道围岩对应的一面设置有缓冲层。
在拱腰、边墙拼接块上设置缓冲层，防止围岩应力较大部位与初支结构直接接触，避免刚性受力，同时提供一定的围岩应力释放空间，减轻初支结构承受围岩大变形的应力，最终达到控制初支变形的目的。
优选的是，所述的适用于高地应力大变形隧道装配式初期支护缓冲结构中，所述拱腰、边墙拼接块设置有初支结构层，所述初支结构层的两端具有凸部，以使得面向隧道围岩一面形成凹部，所述缓冲层设置在所述凹部内且被凹部限位。缓冲层被限位在凹部内，防止缓冲层偏移。
优选的是，所述的适用于高地应力大变形隧道装配式初期支护缓冲结构中，所述拱顶锚固混凝土部件、拱脚锚固混凝土部件以及拱腰、边墙拼接块的两端均分别设置有连接件以便进行拼装。
优选的是，所述的适用于高地应力大变形隧道装配式初期支护缓冲结构中，所述拱顶锚固混凝土部件、拱脚锚固混凝土部件以及拱腰、边墙拼接块的两端均分别设置有螺孔以便使用螺栓进行拼装。
优选的是，所述的适用于高地应力大变形隧道装配式初期支护缓冲结构中，所述缓冲层为高密度聚乙烯闭孔泡沫板，厚度为30厘米。
优选的是，所述的适用于高地应力大变形隧道装配式初期支护缓冲结构中，所述拱顶锚固混凝土部件、拱脚锚固混凝土部件以及拱腰、边墙拼接块的两端均分别设置有锚孔。锚孔打入锚杆和注浆后，锚杆伸入到隧道围岩层中，能够有效固定拱顶锚固混凝土部件、拱脚锚固混凝土部件以及拱腰、边墙拼接块，保证初支结构不发生偏移。
一种适用于高地应力大变形隧道装配式初期支护缓冲结构的施工方法，其中，包括：
预制拱顶锚固混凝土部件、拱脚锚固混凝土部件以及拱腰、边墙拼接块；
在隧道断面的拱部安装拱顶锚固混凝土部件，所述拱顶锚固混凝土部件与隧道线路中线对称；在拱顶锚固混凝土部件两端的锚孔上打入锚杆并注浆固定。
在隧道断面的拱腰及边墙安装拱腰、边墙拼接块，其中拱腰拼接块与拱顶锚固混凝土部件拼接；在拱腰拼接块两端的锚孔上打入锚杆并注浆固定。
在隧道断面的拱脚安装拱脚锚固混凝土部件，其中拱脚锚固混凝土部件与边墙拼接块拼接；在拱脚锚固混凝土部件两端的锚孔上打入锚杆并注浆固定。
中间的拱腰拼接块和边墙拼接块互相拼接。
最后，注水泥砂浆将初支(即装配式初期支护缓冲结构)背后空隙回填密实。
优选的是，所述的适用于高地应力大变形隧道装配式初期支护缓冲结构的施工方法中，在进行拱顶锚固混凝土部件、拱脚锚固混凝土部件以及拱腰、边墙拼接块安装之前，先将隧道围岩面整平，消除欠挖。
在进行拱顶锚固混凝土部件、拱脚锚固混凝土部件以及拱腰、边墙拼接块安装时，保持缓冲层与隧道围岩面密贴，以防止脱空。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明适用于高地应力大变形隧道装配式初期支护结构，结构简单，易于现场施工，能有效控制初支变形，实现现场快速施工，极大降低初支变形侵限、换拱率，使高地应力隧道施工安全、快速推进，提高施工效率，节约施工成本。
本发明的拱顶锚固混凝土部件、拱脚锚固混凝土部件以及拱腰、边墙拼接块在预制厂提前加工预制，标准统一，质量可控，强度已经达到设计要求，避免了因喷射混凝土早起强度不足易被损坏的问题；在隧道内进行逐节拼装，整体平顺度高，减少了初期支护结构施工过程中的工序数量，降低循环时间，改善作业环境，提升了施工进度和效率。
本发明的适用于高地应力大变形隧道装配式初期支护缓冲结构的施工方法还能够有效解决目前初期支护施工过程中进度影响大、质量不可控、标准低、成本高的问题。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明所述的适用于高地应力大变形隧道装配式初期支护缓冲结构的结构示意图；
图2为本发明所述的拱腰、边墙拼接块的局部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1和2所示，一种适用于高地应力大变形隧道装配式初期支护缓冲结构，其中，由拱顶锚固混凝土部件1、拱脚锚固混凝土部件3以及拱腰、边墙拼接块2拼装形成；其中，所述拱腰、边墙拼接块2上与隧道围岩7对应的一面设置有缓冲层4。
在拱腰、边墙拼接块2上设置缓冲层4，防止围岩7应力较大部位与初支结构直接接触，避免刚性受力，同时提供一定的围岩7应力释放空间，减轻初期支护承受围岩7大变形的应力，最终达到控制初支变形的目的。
进一步，所述拱腰、边墙拼接块还设置有初支结构层5，所述初支结构层5的两端具有凸部6以使得面向隧道围岩7一面形成凹部，所述缓冲层4设置在所述凹部内且被凹部限位。缓冲层被限位在凹部内，可以防止缓冲层4偏移。缓冲层4的厚度可以稍微凸出于凹部，以便于拼装后，缓冲层4能够紧贴隧道围岩。
进一步，所述拱顶锚固混凝土部件1、拱脚锚固混凝土部件3以及拱腰、边墙拼接块2的两端均分别设置有连接件以便进行拼装。连接件优选金属连接件，以便通过螺栓进行连接。
进一步，所述拱顶锚固混凝土部件1、拱脚锚固混凝土部件3以及拱腰、边墙拼接块2的两端均分别设置有螺孔以便使用螺栓进行拼装。螺栓穿过螺孔后可以将两者连接。
进一步，所述缓冲层4为高密度聚乙烯闭孔泡沫板，厚度为30厘米。质量轻，价格便宜，能够减少成本。
进一步，所述拱顶锚固混凝土部件1、拱脚锚固混凝土部件3以及拱腰拼接块2的两端均分别设置有锚孔。锚孔打入锚杆和注浆后，锚杆伸入到隧道围岩层中，能够有效固定拱顶锚固混凝土部件、拱脚锚固混凝土部件以及拱腰、边墙拼接块，保证初支结构不发生偏移。锚孔的数量根据实际情况设定，一般每一端设置2～3根。
实施例1
一种适用于高地应力大变形隧道装配式初期支护缓冲结构的施工方法，其中，包括：
在预制厂中，分别使用预制模型浇筑一体成型得到预制拱顶锚固混凝土部件、拱脚锚固混凝土部件以及拱腰、边墙拼接块，技术人员检测合格后，运输到隧道待用。
在隧道断面的拱部安装拱顶锚固混凝土部件，所述拱顶锚固混凝土部件与隧道线路中线对称；在拱顶锚固混凝土部件两端的锚孔上打入锚杆并注浆固定。
在隧道断面的拱腰及边墙安装拱腰及边墙拼接块，其中拱腰拼接块与拱顶锚固混凝土部件拼接；在拱腰拼接块两端的锚孔上打入锚杆并注浆固定。
在隧道断面的拱脚安装拱脚锚固混凝土部件，其中拱脚锚固混凝土部件与边墙拼接块拼接；在拱脚锚固混凝土部件两端的锚孔上打入锚杆并注浆固定。
最后，注水泥砂浆将初支背后空隙回填密实。
实施例2
一种适用于高地应力大变形隧道装配式初期支护缓冲结构的施工方法，其中，包括：
在预制厂中，分别使用预制模型浇筑一体成型得到预制拱顶锚固混凝土部件、拱脚锚固混凝土部件以及拱腰、边墙拼接块，技术人员检测合格后，运输到隧道待用。
在进行拱顶锚固混凝土部件、拱脚锚固混凝土部件以及拱腰、边墙拼接块安装之前，先将隧道围岩面整平，消除欠挖。
在隧道断面的顶部安装拱顶锚固混凝土部件，所述拱顶锚固混凝土部件关于隧道线路中线对称；在拱顶锚固混凝土部件两端的锚孔上打入锚杆并注浆固定。
在隧道断面的拱腰及边墙安装拱腰及边墙拼接块，其中拱腰拼接块与拱顶锚固混凝土部件拼接；在拱腰拼接块两端的锚孔上打入锚杆并注浆固定。
在隧道断面的拱脚安装拱脚锚固混凝土部件，其中拱脚锚固混凝土部件与边墙拼接块拼接；在拱脚锚固混凝土部件两端的锚孔上打入锚杆并注浆固定。
最后，注水泥砂浆将初支背后空隙回填密实。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。
Claims (5)
1.一种适用于高地应力大变形隧道装配式初期支护缓冲结构，由拱顶锚固混凝土部件、拱脚锚固混凝土部件以及拱腰、边墙拼接块拼装形成；其中，所述拱腰、边墙拼接块对应围岩一侧设置有缓冲层；
所述拱腰、边墙拼接块还设置有初支结构层，所述初支结构层的两端具有凸部以使得面向隧道围岩一侧形成凹部，所述缓冲层设置在凹部内且被凹部限位；缓冲层的厚度凸出于凹部；
所述拱顶锚固混凝土部件、拱脚锚固混凝土部件以及拱腰、边墙拼接块的两端均分别设置有锚孔，以便与围岩进行锚固；
所述拱顶锚固混凝土部件、拱脚锚固混凝土部件以及拱腰、边墙拼接块的两端均分别设置有连接件以便进行拼装。
2.如权利要求1所述的适用于高地应力大变形隧道装配式初期支护缓冲结构，其中，所述拱顶锚固混凝土部件、拱脚锚固混凝土部件以及拱腰、边墙拼接块的两端均分别设置有螺孔以便使用螺栓进行拼装。
3.如权利要求1所述的适用于高地应力大变形隧道装配式初期支护缓冲结构，其中，所述缓冲层为高密度聚乙烯闭孔泡沫板，厚度为30厘米。
4.一种适用于高地应力大变形隧道装配式初期支护缓冲结构的施工方法，其中，包括：
预制拱顶锚固混凝土部件、拱脚锚固混凝土部件以及拱腰、边墙拼接块；
在隧道断面的拱部安装拱顶锚固混凝土部件，所述拱顶锚固混凝土部件与隧道线路中线对称；在拱顶锚固混凝土部件两端的锚孔上打入锚杆并注浆固定；
在隧道断面的拱腰、边墙安装拱腰、边墙拼接块，其中拱腰拼接块与拱顶锚固混凝土部件拼接；在拱腰拼接块两端的锚孔上打入锚杆并注浆固定；
在隧道断面的拱脚安装拱脚锚固混凝土部件，其中拱脚锚固混凝土部件与边墙拼接块拼接；在拱脚锚固混凝土部件两端的锚孔上打入锚杆并注浆固定；
最后，注水泥砂浆将初支背后空隙回填密实。
5.如权利要求4所述的适用于高地应力大变形隧道装配式初期支护缓冲结构的施工方法，其中，在进行拱顶锚固混凝土部件、拱脚锚固混凝土部件以及拱腰、边墙拼接块安装之前，先将隧道初支围岩面整平，消除欠挖；
在进行拱顶锚固混凝土部件、拱脚锚固混凝土部件以及拱腰、边墙拼接块安装时，保持缓冲层与隧道围岩面密贴。
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