CN113982629A - 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。该隧道支护结构包括多个支护箱,多个支护箱绕隧道的轴线及沿隧道的轴线依次设置，每个支护箱的外周面均与隧道的内周面抵接；每个支护箱内均设置有第一隔板，第一隔板绕隧道的轴线延伸，且将支护箱分隔为第一腔室及第二腔室；其中，沿隧道的径向方向，第一腔室位于支护箱靠近隧道的内周面的一侧，第二腔室的部分填充有混凝土。该隧道支护结构能够释放围岩形变压力，减小初期支护结构的结构内力，从而保证初期支护结构的稳定性，还可以用于滞后岩爆隧道支护，保证支护结构的可控变形但不至于损坏；同时，可以吸收飞溅岩块的冲击力，避免支护结构的损坏，保证施工作业人员的安全。

Description

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
传统的“强支硬顶”支护理念，是通过不断增加初期支护结构的厚度和刚度来增加支护抗力，减小围岩变形，进而保证初期支护结构的稳定性。
然而，当遇到软岩大变形隧道或者滞后岩爆隧道时，围岩的形变压力或者岩块炸飞的冲击力将远远超过初期支护结构的支护抗力。当软岩大变形隧道的围岩形变压力大于初期支护结构的峰值强度时，初期支护结构就会发生屈服、压溃，甚至整体溃塌，进而导致严重的安全事故和经济损失。同样的，当滞后岩爆隧道发生岩爆时，飞溅岩块的强大冲击力也会造成初期支护结构的局部损坏、甚至人员伤亡。更换损坏和溃塌的初期支护结构，还会造成大量的支护材料和施工成本的重复投入，延误工期。
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，其能够释放围岩形变压力，减小初期支护结构的结构内力，从而保证初期支护结构的稳定性，还可以吸收飞溅岩块的冲击力，避免支护结构的损坏，保证施工作业人员的安全。
本发明的实施例可以这样实现：
本发明提供一种隧道支护结构，其包括多个支护箱,多个支护箱绕隧道的轴线及沿隧道的轴线依次设置，每个支护箱的外周面均与隧道的内周面抵接；
每个支护箱内均设置有第一隔板，第一隔板绕隧道的轴线延伸，且将支护箱分隔为第一腔室及第二腔室；
其中，沿隧道的径向方向，第一腔室位于支护箱靠近隧道的内周面的一侧，第二腔室的部分填充有混凝土。
在可选的实施方式中，支护箱开设有第一导气孔及第二导气孔；
第一导气孔与第一腔室连通，第二导气孔与第二腔室中除填充有混凝土外的部分连通。
在可选的实施方式中，每个支护箱内均设置有两个第二隔板，绕隧道的轴线方向，两个第二隔板间隔的设置于第二腔室内，且两个第二隔板用于将第二腔室分隔为第一子腔室、第二子腔室及第三子腔室，第二子腔室位于两个第二隔板之间；
第一子腔室、第二子腔室或第三子腔室中的一个或多个内填充有混凝土。
在可选的实施方式中，第一子腔室及第三子腔室相对于第二子腔室对称设置。
在可选的实施方式中，第一子腔室及第三子腔室内填充有混凝土，第二导气孔与第二子腔室连通。
在可选的实施方式中，每个支护箱内均设置有第二隔板，第二隔板位于第二腔室内，且第二隔板用于将第二腔室分隔为第四子腔室及第五子腔室；
第四子腔室内填充有混凝土，第五子腔室与第二导气孔连通。
在可选的实施方式中，每个支护箱内均设置有多个第三隔板，多个第三隔板绕隧道的轴线方式依次间隔的设置于第一腔室内。
在可选的实施方式中，支护箱开设有与第二腔室连通的注浆口。
在可选的实施方式中，注浆口位于支护箱背离隧道的内周面的一侧。
在可选的实施方式中，支护箱的箱体、第一隔板及第二隔板均由钢板制成。
本发明实施例的有益效果包括：
该隧道支护结构包括多个支护箱,多个支护箱绕隧道的轴线及沿隧道的轴线依次设置，每个支护箱的外周面均与隧道的内周面抵接；每个支护箱内均设置有第一隔板，第一隔板绕隧道的轴线延伸，且将支护箱分隔为第一腔室及第二腔室；其中，沿隧道的径向方向，第一腔室位于支护箱靠近隧道的内周面的一侧，第二腔室的部分填充有混凝土。
这样的结构设置，使得填充有混凝土的支护箱的部分能够提供刚性支护，而支护箱的其余部分则能够提供柔性支护。
故，该隧道支护结构能够在对围岩进行支护的过程中，通过支护箱的提供柔性支护的部分吸收围岩的形变压力，从而能够通过释放围岩的变形压力的方式，维持围岩的稳定性，并且支护箱的提供柔性支护的部分吸收围岩的变形压力后的残余强度不小于围岩压力，而且在支护箱的提供刚性支护的部分的作用下，能够保证支护结构不发生侵限或溃塌等情况。
由此，该隧道支护结构能够释放围岩形变压力，减小初期支护结构的结构内力，从而保证初期支护结构的稳定性，还可以用于滞后岩爆隧道支护，保证支护结构的可控变形但不至于损坏；同时，可以吸收飞溅岩块的冲击力，避免支护结构的损坏，保证施工作业人员的安全。
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安装示意图；
图2为本发明实施例中隧道支护结构的结构示意图；
图3为本发明实施例中支护箱的结构示意图；
图4为本发明实施例中支护箱中填充混凝土后的结构示意图；
图5为本发明实施例中支护箱的立体图。
图标：100-围岩；200-隧道支护结构；210-支护箱；211-第一隔板；212-第一腔室；213-第二腔室；214-第二隔板；215-第一子腔室；216-第二子腔室；217-第三子腔室；218-第一导气孔；219-第二导气孔；221-第一撑板；222-第二撑板。
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4，图1及图2示出了本发明实施例中隧道支护结构200的结构，图3-图5示出了本发明实施例中支护箱210的结构；
本实施例提供了一种隧道支护结构200，其包括多个支护箱210,多个支护箱210绕隧道的轴线及沿隧道的轴线依次设置，每个支护箱210的外周面均与隧道的内周面抵接；
每个支护箱210内均设置有第一隔板211，第一隔板211绕隧道的轴线延伸，且将支护箱210分隔为第一腔室212及第二腔室213；
其中，沿隧道的径向方向，第一腔室212位于支护箱210靠近隧道的内周面的一侧，第二腔室213的部分填充有混凝土。
该隧道支护结构200的工作原理是：
请参考图1-图5，该隧道支护结构200包括多个支护箱210,多个支护箱210绕隧道的轴线及沿隧道的轴线依次设置，每个支护箱210的外周面均与隧道的内周面抵接；每个支护箱210内均设置有第一隔板211，第一隔板211绕隧道的轴线延伸，且将支护箱210分隔为第一腔室212及第二腔室213；其中，沿隧道的径向方向，第一腔室212位于支护箱210靠近隧道的内周面的一侧，第二腔室213的部分填充有混凝土。
这样的结构设置，使得填充有混凝土的支护箱210的部分能够提供刚性支护，而支护箱210的其余部分则能够提供柔性支护。
故，该隧道支护结构200能够在对围岩100进行支护的过程中，通过支护箱210的提供柔性支护的部分吸收围岩100的形变压力，从而能够通过释放围岩100的变形压力的方式，维持围岩100的稳定性，并且支护箱210的提供柔性支护的部分吸收围岩100的变形压力后的残余强度不小于围岩100压力，而且在支护箱210的提供刚性支护的部分的作用下，能够保证支护结构不发生侵限或溃塌等情况。
由此，该隧道支护结构200能够释放围岩100形变压力，减小初期支护结构的结构内力，从而保证初期支护结构的稳定性，还可以用于滞后岩爆隧道支护，保证支护结构的可控变形但不至于损坏；同时，可以吸收飞溅岩块的冲击力，避免支护结构的损坏，保证施工作业人员的安全。
进一步地，请参考图1-图5，在本实施例中，在设置支护箱210时，为能够在支护箱210的提供柔性支护的部分吸收围岩100的形变压力而变形时，释放其内部的气体，故，支护箱210开设有第一导气孔218及第二导气孔219；第一导气孔218与第一腔室212连通，第二导气孔219与第二腔室213中除填充有混凝土外的部分连通。
在设置隔板时，隔板的作用在于将支护箱210分隔为第一腔室212及第二腔室213，其沿隧道的径向方向，第一腔室212位于支护箱210靠近隧道的内周面的一侧，且第二腔室213内填充有混凝土。由此，在该隧道支护结构200在对围岩100进行支护的过程中，是通过第一腔室212的形变吸收围岩100的形变压力，从而能够通过释放围岩100的变形压力的方式，维持围岩100的稳定性，并且第一腔室212吸收围岩100的变形压力后的残余强度不小于围岩100压力，而支护箱210的第二腔室213则能够提供刚性支护；进而通过这样的方式，对围岩100起到刚性支护的作用，并能够保证支护结构不发生侵限或溃塌等情况。
进一步地，请参考图1-图4，为提高支护箱210的支护性能，故在本实施例中，每个支护箱210内均设置有两个第二隔板214，绕隧道的轴线方向，两个第二隔板214间隔的设置于第二腔室213内，且两个第二隔板214用于将第二腔室213分隔为第一子腔室215、第二子腔室216及第三子腔室217，第二子腔室216位于两个第二隔板214之间；且，第一子腔室215及第三子腔室217相对于第二子腔室216对称设置；第一子腔室215、第二子腔室216或第三子腔室217中的一个或多个内填充有混凝土。具体的，在本实施例中，采用的是第一子腔室215及第三子腔室217内填充有混凝土的方式，并且第二导气孔219与第二子腔室216连通。
由此，这样的设置方式，使得每个第二腔室213的第一子腔室215及第三子腔室217均能够用于对围岩100起到刚性支护的作用，并且每个第二腔室213的第一子腔室215与第三子腔室217之间均具备提供柔性支护的第二子腔室216；进而能够通过这样的方式，能够在第一腔室212提供柔性支护的同时，使得第二腔室213同样能够提供柔性支护，进而能够提高该隧道支护结构200的支护性能。需要说明的是，在支护的过程中，当第二子腔室216因吸收围岩100的形变压力而发生变形后，其变形后的残余强度不小于围岩100压力。
而在本发明的其他实施例中，每个支护箱210内均设置有第二隔板214，第二隔板214位于第二腔室213内，且第二隔板214用于将第二腔室213分隔为第四子腔室及第五子腔室；第四子腔室内填充有混凝土，第五子腔室与第二导气孔219连通。这样的设置方式，其目的是通过第二腔室213中的第四子腔室或第五子腔室同样能够提供柔性支护，需要注意的是，在本实施例中，当第四子腔室或第五子腔室提供柔性支护时，其吸收围岩100的形变压力而发生变形后，其变形后的残余强度不小于围岩100压力。
进一步地，在本实施例中，为提高该支护箱210的第一腔室212的强度，故，每个支护箱210内均设置有多个第三隔板，多个第三隔板绕隧道的轴线方式依次间隔的设置于第一腔室212内，进而通过这样的方式，能够提高第一腔室212的结构强度，从而能够通过这样的方式提高该隧道支护结构200的支护性能。
进一步地，在本实施例中，在向第二腔室213或第四子腔室中灌注混凝土浆液时，为简化灌注混凝土浆液的操作难度，故，支护箱210开设有与第二腔室213或第四子腔室连通的注浆口，且，注浆口位于支护箱210背离隧道的内周面的一侧。
需要说明的是，在本实施例中，在制作支护箱210时，支护箱210的箱体、第一隔板211及第二隔板214均由钢板制成；并且，钢板与钢板之间可以采用焊接的连接方式，而且相邻的支护箱210也可以采用焊接的方式进行连接。
请参照图3-图5，而且还可以在第一腔室212及第二腔室213内分别设置第一撑板221及第二撑板222，通过第一撑板221及第二撑板222能够在该隧道支护结构100的变形阶段，实现恒定阻力的变形。其中，第一腔室212中的第一撑板221为多个，且依次间隔布置，第二腔室213中的第二撑板222则位于第二子腔室216中。
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)包括多个支护箱(210),多个所述支护箱(210)绕隧道的轴线及沿所述隧道的轴线依次设置，每个所述支护箱(210)的外周面均与所述隧道的内周面抵接；
每个所述支护箱(210)内均设置有第一隔板(211)，所述第一隔板(211)绕所述隧道的轴线延伸，且将所述支护箱(210)分隔为第一腔室(212)及第二腔室(213)；
其中，沿所述隧道的径向方向，所述第一腔室(212)位于所述支护箱(210)靠近所述隧道的内周面的一侧，所述第二腔室(213)的部分填充有混凝土。
2.根据权利要求1所述的隧道支护结构，其特征在于：
所述支护箱(210)开设有第一导气孔(218)及第二导气孔(219)；
所述第一导气孔(218)与所述第一腔室(212)连通，所述第二导气孔(219)与所述第二腔室(213)中除填充有混凝土外的部分连通。
3.根据权利要求2所述的隧道支护结构，其特征在于：
每个所述支护箱(210)内均设置有两个第二隔板(214)，绕所述隧道的轴线方向，两个所述第二隔板(214)间隔的设置于所述第二腔室(213)内，且两个所述第二隔板(214)用于将所述第二腔室(213)分隔为第一子腔室(215)、第二子腔室(216)及第三子腔室(217)，所述第二子腔室(216)位于两个所述第二隔板(214)之间；
所述第一子腔室(215)、所述第二子腔室(216)或所述第三子腔室(217)中的一个或多个内填充有混凝土。
4.根据权利要求3所述的隧道支护结构，其特征在于：
所述第一子腔室(215)及所述第三子腔室(217)相对于所述第二子腔室(216)对称设置。
5.根据权利要求4所述的隧道支护结构，其特征在于：
所述第一子腔室(215)及所述第三子腔室(217)内填充有混凝土，所述第二导气孔(219)与所述第二子腔室(216)连通。
6.根据权利要求2所述的隧道支护结构，其特征在于：
每个所述支护箱(210)内均设置有第二隔板(214)，所述第二隔板(214)位于所述第二腔室(213)内，且所述第二隔板(214)用于将所述第二腔室(213)分隔为第四子腔室及第五子腔室；
所述第四子腔室内填充有混凝土，所述第五子腔室与所述第二导气孔(219)连通。
7.根据权利要求1所述的隧道支护结构，其特征在于：
每个所述支护箱(210)内均设置有多个第三隔板，多个所述第三隔板绕所述隧道的轴线方式依次间隔的设置于所述第一腔室(212)内。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的隧道支护结构，其特征在于：
所述支护箱(210)开设有与所述第二腔室(213)连通的注浆口。
9.根据权利要求8所述的隧道支护结构，其特征在于：
所述注浆口位于所述支护箱(210)背离所述隧道的内周面的一侧。
10.根据权利要求1-7中任意一项所述的隧道支护结构，其特征在于：
所述支护箱(210)的箱体、所述第一隔板(211)及第二隔板(214)均由钢板制成。
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