CN113982628A - 一种隧道支护结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及隧道支护技术领域，具体而言，涉及一种隧道支护结构。隧道支护结构包括隧道支护结构包括拉压耦合支护组件；拉压耦合支护组件沿隧道的内壁轮廓设置，且与隧道的内壁抵接。该隧道支护结构能够避免因围岩压力得不到释放进而导致失稳破坏的问题，且工艺简单，价格低廉，生态环保。

Description

一种隧道支护结构
技术领域
本发明涉及隧道支护技术领域，具体而言，涉及一种隧道支护结构。
背景技术
目前，隧道围岩支护大多使用的是钢筋混凝土刚性支护结构，这样的支护形式无法对因隧道开挖应力重分布而积聚在围岩内部的压力与能量进行释放，当积聚的围岩压力大于其自身抵抗变形的能力时，就会发生能量的突然释放，造成刚性钢筋混凝土衬砌结构的开裂，甚至溃塌，因此这种刚性支护形式并不能很好的解决隧道围岩控制问题，且具有价格昂贵、浪费材料以及工艺较为复杂等问题。
发明内容
本发明的目的包括，例如，提供了一种隧道支护结构，其能够避免因围岩压力得不到释放进而导致失稳破坏的问题，且工艺简单，价格低廉，生态环保。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明提供一种隧道支护结构，隧道支护结构包括拉压耦合支护组件；
拉压耦合支护组件沿隧道的内壁轮廓设置，且与隧道的内壁抵接。在可选的实施方式中，隧道支护结构还包括衬套；衬套与拉压耦合支护组件背离隧道内壁的一侧抵接；
衬套由聚脲、波纹板、塑料板或玄武岩纤维混凝土板构成。
在可选的实施方式中，拉压耦合支护组件包括多个拉压耦合支护单元；
多个拉压耦合支护单元沿隧道的内壁轮廓依次排布；每个拉压耦合支护单元均包括多个拉压耦合管片。
在可选的实施方式中，每个拉压耦合支护单元的多个拉压耦合管片均沿隧道的延伸方向依次设置；并且每个拉压耦合支护单元的多个拉压耦合管片均错开排布。
在可选的实施方式中，拉压耦合支护组件包括多个拉压耦合支护环；
多个拉压耦合支护环沿隧道的延伸方向依次排布；每个拉压耦合支护环均包括多个拉压耦合管片。
在可选的实施方式中，每个拉压耦合支护环的多个拉压耦合管片均沿隧道的内壁轮廓依次设置；
沿隧道延伸方向，每个拉压耦合支护环的拉压耦合管片均与相邻的拉压耦合支护环的拉压耦合管片错开排布。在可选的实施方式中，每个拉压耦合支护环的多个拉压耦合管片均对齐排列。
在可选的实施方式中，相邻的两个拉压耦合管片均通过钢扎带、卡扣或扎丝连接。
在可选的实施方式中，每个拉压耦合管片均包括多个拉压耦合基础构件；拉压耦合基础构件包括抗压部以及包覆抗压部的抗拉部。
在可选的实施方式中，相邻的两个拉压耦合基础构件均通过钢扎带、卡扣或扎丝连接。
本发明实施例的有益效果包括：
该隧道支护结构包括拉压耦合支护组件以及衬套；其中，衬套沿隧道的内壁轮廓设置，且所衬套与隧道的内壁间隔；拉压耦合支护组件容置于衬套与隧道的内壁之间，且与衬套及隧道的内壁抵接。
由于拉压耦合支护组件具备抗压及抗拉的特性，由此，该隧道支护结构在进行支护的过程中，能够在支护初期，该隧道支护结构的支护阻力小于围岩压力，此时通过拉压耦合支护组件自身的协调变形可以有效消耗因隧道开挖而积聚在围岩中的能量，释放围岩压力；在支护后期，该隧道支护结构在拉压耦合支护组件变形后的支护阻力逐渐增大，可以有效抵抗卸压后围岩的进一步变形，保证围岩和支护结构的稳定，由此，该隧道支护结构可以充分发挥拉压耦合支护组件的抗压及抗拉的特性，通过合理的协调变形释放围岩压力，保证支护结构的稳定性，避免了使用传统刚性支护时，围岩压力得不到有效释放，进而导致支护结构被压裂，甚至失稳破坏的问题。另一方面，拼装式的预制拉压耦合管片应用于钻爆法时可以实现机械化施工，应用于盾构法时，采用连续拼装，能够显著提升拼装速度，提高施工效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例中隧道支护结构的结构示意图；
图2为本发明实施例中拉压耦合支护组件的结构示意图；
图3为本发明实施例中拉压耦合支护组件的布置示意图；
图4为本发明其他实施例中拉压耦合支护组件的布置示意图。
图标：200-隧道支护结构；210-拉压耦合支护组件；220-衬套；10-隧道；211-拉压耦合支护单元；212-拉压耦合管片；213-拉压耦合支护环；214-拉压耦合基础构件；215-环缝；216-纵缝。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
请参考图1，图1示出了本发明实施例中隧道支护结构的结构，本实施例提供了一种隧道支护结构200，隧道支护结构200包括拉压耦合支护组件210；
拉压耦合支护组件210沿隧道10的内壁轮廓设置，且与隧道10的内壁抵接。
并且，在本实施例中，隧道支护结构200还包括衬套220；衬套220与拉压耦合支护组件210背离隧道10内壁的一侧抵接。需要说明的是，衬套220可以在隧道10内壁有水时使用，并能够提高隧道支护结构200的美观度，而在本发明的其他实施例中，还可以采用不设置衬套220的方式；并且，当隧道支护结构200采用钢筋碎石笼作为拉压耦合支护组件210时，可以发挥碎石盲沟导水和排水的功能。
该隧道支护结构200的工作原理是：
该隧道支护结构200包括拉压耦合支护组件210以及衬套220；其中，衬套220沿隧道10的内壁轮廓设置，且所衬套220与隧道10的内壁间隔；拉压耦合支护组件210容置于衬套220与隧道10的内壁之间，且与衬套220及隧道10的内壁抵接。
由于拉压耦合支护组件210具备抗压及抗拉的特性，由此，该隧道支护结构200在进行支护的过程中，能够在支护初期，该隧道支护结构200的支护阻力小于围岩压力，此时通过拉压耦合支护组件210自身的协调变形可以有效消耗因隧道10开挖而积聚在围岩中的能量，释放围岩压力；在支护后期，该隧道支护结构200在拉压耦合支护组件210变形后的支护阻力逐渐增大，可以有效抵抗卸压后围岩的进一步变形，保证围岩和支护结构的稳定，由此，该隧道支护结构200可以充分发挥拉压耦合支护组件210的抗压及抗拉的特性，通过合理的协调变形释放围岩压力，保证支护结构的稳定性，避免了使用传统刚性支护时，围岩压力得不到有效释放，进而导致支护结构被压裂，甚至失稳破坏的问题。
进一步地，在本实施例中，衬套220的作用在于为拉压耦合支护组件210提供刚性支撑，以提高支撑的稳定性，而在设置衬套220时，衬套220可以由聚脲、波纹板、塑料板或玄武岩纤维混凝土板构成。
请参考图1-图3，图2及图3示出了本发明实施例中拉压耦合支护组件的结构，具体的，应用于盾构法施工时，在设置拉压耦合支护组件210时，拉压耦合支护组件210可以包括多个拉压耦合支护单元211；多个拉压耦合支护单元211依次排布；每个拉压耦合支护单元211的多个拉压耦合管片212均沿隧道10的延伸方向依次设置；并且每个拉压耦合支护单元211的多个拉压耦合管片212(如图3中标记A、B及C所示)均错开排布。需要说明的是，这样的设置方式，在相邻的两个拉压耦合支护单元211之间的缝隙即为纵缝216，而每个拉压耦合支护单元211的两个相邻的拉压耦合管片212之间的缝隙即为环缝215。由此，在拼装多个拉压耦合管片212的过程中，可以使得每个拉压耦合支护单元211的多个拉压耦合管片212(如图3中标记A、B及C所示)均错开排布，即，可以使得拼装后的拉压耦合支护组件210多个拉压耦合管片212(如图3中标记A、B及C所示)的纵缝216对齐，而环缝215错开。
请参考图1-图4，图4示出了本发明其他实施例中拉压耦合支护组件的结构，而在本发明的其他实施例中，应用于钻爆法施工时，在设置拉压耦合支护组件210时，拉压耦合支护组件210还可以包括多个拉压耦合支护环213；多个拉压耦合支护环213沿隧道10的延伸方向依次排布；每个拉压耦合支护环213均包括多个拉压耦合管片212。需要说明的是，这样的设置方式，在相邻的两个拉压耦合支护环213之间的缝隙即为环缝215，而每个拉压耦合支护环213的两个相邻的拉压耦合管片212之间的缝隙即为纵缝216。由此，在拼装多个拉压耦合管片212的过程中，每个拉压耦合支护环213的多个拉压耦合管片212均沿隧道10的内壁轮廓依次设置，且每个拉压耦合支护环213的多个拉压耦合管片212(如图4中所示的D和E，或F和G)均对齐排列；沿隧道10延伸方向，每个拉压耦合支护环213的拉压耦合管片212(如图4中所示的D和E)均与相邻的拉压耦合支护环213的拉压耦合管片212(如图4中所示的F和G)错开排布。即，可以使得拼装后的拉压耦合支护组件210的环缝215对齐，而纵缝216错开。
还需要说明的是，在本发明的其他实施例中，在拼装多个拉压耦合管片212的过程中，还可以使得拼装后的拉压耦合支护组件210的环缝215对齐，且纵缝216对齐。
综上，在本实施例中，在设置拉压耦合支护组件210时，为使得拉压耦合支护组件210具备抗拉及抗压的特性，故拉压耦合支护组件210由多个拉压耦合管片212拼装而成，而拉压耦合管片212均可为预制结构，由此，能够使得拉压耦合管片212的制造以及拼装能够分离，从而能够缩短拉压耦合支护组件210的制作周期以及降低拉压耦合支护组件210的制作成本；并且通过这样的设置方式，还能够根据隧道10实际的施工方式，调整拉压耦合管片212拼装方式，在保证支护结构稳定的同时，提高施工效率。
其外，在设置拉压耦合管片212时，为使得多个拉压耦合管片212拼装的拉压耦合支护组件210的结构稳定性，故相邻的两个拉压耦合管片212均通过钢扎带、卡扣或扎丝连接。
进一步地，在本实施例中，在制作拉压耦合管片212时，每个拉压耦合管片212均包括多个拉压耦合基础构件214；拉压耦合基础构件214包括抗压部以及包覆抗压部的抗拉部，并且相邻的两个拉压耦合基础构件214均通过钢扎带、卡扣或扎丝连接，拉压耦合基础构件214为横截面为扇环形或梯形等的构件。
由此，使得成型后的拉压耦合支护组件210具备抗拉及抗压的特性，并且通过这样的方式，使得形成拉压耦合支护组件210的各个拉压耦合管片212的各个拉压耦合基础构件214的结构特性相对独立，进而能够在支护初期，对各个位置的围压进行稳定支护，并避免各个位置的围压支护相互影响，从而能够有效适应并消耗各个位置的围岩中的能量，保证支护结构的稳定性。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种隧道支护结构，其特征在于：
所述隧道支护结构(200)包括拉压耦合支护组件(210)；
所述拉压耦合支护组件(210)沿隧道(10)的内壁轮廓设置，且与所述隧道(10)的内壁抵接。
2.根据权利要求1所述的隧道支护结构，其特征在于：
所述隧道支护结构(200)还包括衬套(220)；所述衬套(220)与所述拉压耦合支护组件(210)背离所述隧道(10)内壁的一侧抵接；
所述衬套(220)由聚脲、波纹板、塑料板或玄武岩纤维混凝土板构成。
3.根据权利要求1所述的隧道支护结构，其特征在于：
所述拉压耦合支护组件(210)包括多个拉压耦合支护单元(211)；
多个所述拉压耦合支护单元(211)沿隧道(10)的内壁轮廓依次排布；每个所述拉压耦合支护单元(211)均包括多个拉压耦合管片(212)。
4.根据权利要求3所述的隧道支护结构，其特征在于：
每个所述拉压耦合支护单元(211)的多个所述拉压耦合管片(212)均沿所述隧道(10)的延伸方向依次设置；并且每个所述拉压耦合支护单元(211)的多个所述拉压耦合管片(212)均错开排布。
5.根据权利要求1所述的隧道支护结构，其特征在于：
所述拉压耦合支护组件(210)包括多个拉压耦合支护环(213)；
多个所述拉压耦合支护环(213)沿所述隧道(10)的延伸方向依次排布；每个所述拉压耦合支护环(213)均包括多个拉压耦合管片(212)。
6.根据权利要求5所述的隧道支护结构，其特征在于：
每个所述拉压耦合支护环(213)的多个所述拉压耦合管片(212)均沿所述隧道(10)的内壁轮廓依次设置；
沿所述隧道(10)延伸方向，每个所述拉压耦合支护环(213)的所述拉压耦合管片(212)均与相邻的所述拉压耦合支护环(213)的所述拉压耦合管片(212)错开排布。
7.根据权利要求5所述的隧道支护结构，其特征在于：
每个所述拉压耦合支护环(213)的多个所述拉压耦合管片(212)均对齐排列。
8.根据权利要求3-7中任意一项所述的隧道支护结构，其特征在于：
相邻的两个所述拉压耦合管片(212)均通过钢扎带、卡扣或扎丝连接。
9.根据权利要求3-7中任意一项所述的隧道支护结构，其特征在于：
每个所述拉压耦合管片(212)均包括多个拉压耦合基础构件(214)；所述拉压耦合基础构件(214)包括抗压部以及包覆所述抗压部的抗拉部。
10.根据权利要求9所述的隧道支护结构，其特征在于：
相邻的两个所述拉压耦合基础构件(214)均通过钢扎带、卡扣或扎丝连接。
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