CN114790901A - 一种用于软弱围岩隧道的支护结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于软弱围岩隧道的支护结构，包括扩挖支护，扩挖支护位于软弱围岩内，扩挖支护上固定嵌设有锚杆，扩挖支护内侧固定安装有外支护，扩挖支护与外支护之间设有第一防水层，外支护内侧固定安装有内支护，外支护与内支护之间设有减震层，内支护内侧固定安装有二衬衬砌，内支护与二衬衬砌之间设有第二防水层。扩挖支护可以有效减小软弱围岩竖直方向的位移，对软弱围岩的位移变化起到很好的抑制作用，锚杆进一步起到固定扩挖支护的目的，第一防水层和第二防水层双重防水，避免支护结构被浸泡而损坏，减震层可以有效减小内部施工造成的震动传递到软弱围岩，避免软弱围岩受震动产生位移或者松胀变形，有效增强软弱围岩的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及隧道工程技术领域，特别是涉及一种用于软弱围岩隧道的支护结构。
背景技术
隧道是修建在地下或水下或者在山体中，铺设铁路或修筑公路供机动车辆通行的建筑物。根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类。为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称为山岭隧道；为穿越河流或海峡而从河下或海底通过的称为水下隧道；为适应铁路通过大城市的需要而在城市地下穿越的称为城市隧道。这三类隧道中修建最多的是山岭隧道。
隧道施工过程中经常遇到软弱围岩，软弱围岩的存在给隧道施工带来的巨大的安全隐患，处理不当或处理不及时可能带来灾难性后果，软岩隧道失稳破坏实质上是由于地层压力效应，隧道开挖后重新分布的二次应力与围岩的变形及强度特性互为作用，当二次应力量值超过了部分围岩的塑性极限或强度极限或使围岩进入显著的流变状态，则围岩就发生显著的变形、破裂、松碎、破坏等现象，表现出明显的地层压力效应，因此需要对隧道壁进行支护。
目前，采用常规的支护措施很难适软弱围岩隧道大变形的要求，施工过程中经常出现初次衬砌和二次衬砌的开裂与破坏，隧道变形超限，需要不断的翻修，严重影响施工进度，增加施工成本，而且给施工带来了较多安全隐患，因此急需发明一种安全、可靠，并适用于软弱围岩隧道的支护结构。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于软弱围岩隧道的支护结构，旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一，能够让软弱围岩隧道外表面的围岩隧道岩体始终保持平稳的状态，提高了软弱围岩隧道整体的结构牢固性和稳定性，缩减软弱围岩隧道在使用时隧道上的围岩隧道岩体出现位移、晃动、滑落产生的压力以及对支护结构造成侵蚀损害影响软弱围岩隧道安全使用的情况。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于软弱围岩隧道的支护结构，包括扩挖支护，所述扩挖支护位于软弱围岩内，所述扩挖支护上固定嵌设有锚杆，所述扩挖支护内侧固定安装有外支护，所述扩挖支护与所述外支护之间设有第一防水层，所述外支护内侧固定安装有内支护，所述外支护与所述内支护之间设有减震层，所述内支护内侧固定安装有二衬衬砌，所述内支护与所述二衬衬砌之间设有第二防水层。
优选的，所述扩挖支护包括钢筋网，所述钢筋网上固定安装有支撑型钢，相邻所述支撑型钢之间穿设有若干连接钢管，所述支撑型钢和所述钢筋网外侧浇筑有混凝土层，所述锚杆一端位于所述混凝土层内，所述锚杆另一端位于软弱围岩内。
优选的，所述支撑型钢包括拱形支撑、与所述拱形支撑两端分别可拆卸连接的竖支撑以及与所述竖支撑可拆卸连接的仰拱支撑，相邻所述拱形支撑和所述仰拱支撑两端分别开设有插槽，所述竖支撑两端分别与所述拱形支撑和所述仰拱支撑上的插槽相适配，所述连接钢管同时贯穿所述竖支撑和所述插槽。
优选的，所述支撑型钢外侧固定安装有若干定位锥，所述定位锥穿设在所述钢筋网的网孔内，且与所述钢筋网接触连接。
优选的，所述减震层包括第一板层，所述第一板层与所述外支护内侧固定连接，所述第一板层内侧设置有第二板层，所述第一板层与所述第二板层之间夹设有减震缓冲板，所述第二板层与所述内支护固定连接。
优选的，所述减震缓冲板上开设有若干通孔，所述通孔内穿设有减震组件，所述减震组件的两端分别与所述第一板层和所述第二板层固定连接。
优选的，所述减震组件包括与所述第一板层固定连接的套管，所述第二板层上固定安装有插杆，所述插杆与所述套管内腔滑动配合，所述插杆端部与所述套管内腔之间固定安装有弹簧。
优选的，所述第一防水层为防水卷材，所述第二防水层包括玻璃纤维布和防水涂料，所述玻璃纤维布敷设在所述内支护内侧，所述防水涂料涂敷在所述玻璃纤维布上。
优选的，所述锚杆为注浆锚杆，所述锚杆上螺纹连接有螺帽，所述螺帽上固定安装有若干倾斜柱。
本发明公开了以下技术效果：
本发明的扩挖支护位于外支护外侧，扩挖支护厚度为12-18cm，扩挖支护可以有效减小软弱围岩竖直方向的位移，对软弱围岩的位移变化起到很好的抑制作用，锚杆进一步起到固定扩挖支护的目的，第一防水层防止软弱围岩内的渗水进入外支护内，第二防水层防止隧道内的水渗入内支护内，双重防水，避免支护结构被浸泡而损坏，减震层可以有效减小内部施工造成的震动传递到软弱围岩，避免软弱围岩受震动产生位移或者松胀变形，有效增强软弱围岩的稳定性。
本发明设置扩挖支护、外支护、内支护和二衬衬砌，利用多层的加固支护对软弱围岩隧道岩体全方位进行长期加固支护处理，能够让软弱围岩隧道外表面的围岩隧道岩体始终保持平稳的状态，提高了软弱围岩隧道整体的结构牢固性和稳定性，缩减软弱围岩隧道在使用时隧道上的围岩隧道岩体出现位移、晃动、滑落产生的压力以及对支护结构造成侵蚀损害影响软弱围岩隧道安全使用的情况。
本发明通过刚性的扩挖支护、外支护与减震层相结合，刚性的扩挖支护、外支护有效的抵抗了松散围岩垮塌造成的压力，减震层有效的抵抗了扩挖支护、外支护不均匀变形的压力，刚柔结合的结构使隧道受力更为合理，同时，减震层可以有效减小内部施工造成的震动传递到软弱围岩，避免软弱围岩受震动产生位移或者松胀变形，有效增强软弱围岩的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为用于软弱围岩隧道的支护结构的结构示意图；
图2为扩挖支护的结构示意图；
图3为图2中A部的局部放大图；
图4为扩挖支护的左视图；
图5为减震缓冲板的结构示意图；
图6为锚杆的结构示意图；
图7为钢筋网、工字钢、格栅网的连接结构示意图；
图中：1、扩挖支护；11、钢筋网；12、支撑型钢；121、拱形支撑；122、竖支撑；123、仰拱支撑；124、插槽；13、混凝土层；14、连接钢管；15、定位锥；16、工字钢；17、格栅网；2、外支护；3、减震层；31、第一板层；32、第二板层；33、减震缓冲板；34、套管；35、插杆；36、弹簧；37、通孔；4、内支护；5、二衬衬砌；6、锚杆；61、螺帽；62、倾斜柱；63、注浆孔；7、第一防水层；8、第二防水层。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
参照图1-6所示，本实施例提供一种用于软弱围岩隧道的支护结构，包括扩挖支护1，扩挖支护1位于软弱围岩内，扩挖支护1上固定嵌设有锚杆6，扩挖支护1内侧固定安装有外支护2，扩挖支护1与外支护2之间设有第一防水层7，外支护2内侧固定安装有内支护4，外支护2与内支护4之间设有减震层3，内支护4内侧固定安装有二衬衬砌5，内支护4与二衬衬砌5之间设有第二防水层8。
扩挖支护1位于外支护2外侧，扩挖支护1厚度为12-18cm，扩挖支护1可以有效减小软弱围岩竖直方向的位移，对软弱围岩的位移变化起到很好的抑制作用，锚杆6进一步起到固定扩挖支护1的目的，第一防水层7防止软弱围岩内的渗水进入外支护2内，第二防水层8防止隧道内的水渗入内支护4内，双重防水，避免支护结构被浸泡而损坏，减震层3可以有效减小内部施工造成的震动传递到软弱围岩，避免软弱围岩受震动产生位移或者松胀变形，有效增强软弱围岩的稳定性。
进一步优化方案，扩挖支护1包括钢筋网11，钢筋网11上固定安装有支撑型钢12，相邻支撑型钢12之间穿设有若干连接钢管14，支撑型钢12和钢筋网11外侧浇筑有混凝土层13，锚杆6一端位于混凝土层13内，锚杆6另一端位于软弱围岩内，钢筋网11用于加固混凝土层13，支撑型钢12起到主要的支撑作用，连接钢管14至少为5根，支撑型钢12两侧各两根，顶部一根，接钢管14将相邻支撑型钢12连接在一起，避免产生错位，提高支撑型钢12之间的稳定性，从而加强扩挖支护1的强度。
进一步优化方案，支撑型钢12包括拱形支撑121、与拱形支撑两端分别可拆卸连接的竖支撑122以及与竖支撑122可拆卸连接的仰拱支撑123，相邻拱形支撑121和仰拱支撑123两端分别开设有插槽124，竖支撑122两端分别与拱形支撑121和仰拱支撑123上的插槽124相适配，连接钢管14同时贯穿竖支撑122和插槽124，支撑型钢1分为拱形支撑121、竖支撑122、仰拱支撑123，方便施工时用台阶法进行挖掘，分层进行支护，拱形支撑121和仰拱支撑123两端分别开设有插槽124，使竖支撑122两端可以分别插入插槽124内，方便安装，同时连接钢管14同时贯穿竖支撑122和插槽124，可以作为插销，将竖支撑122和插槽124锁定，增强拱形支撑121、竖支撑122、仰拱支撑123之间的连接强度。
进一步优化方案，支撑型钢12外侧固定安装有若干定位锥15，定位锥15穿设在钢筋网11的网孔内，且与钢筋网11接触连接，若干定位锥15呈矩阵状排列，四个定位锥15为分别位于钢筋网11网孔的四角处，将钢筋网11固定住，防止支撑型钢12与钢筋网11发生错位，加强钢筋网11与支撑型钢12之间的稳定性，同时，定位锥15插入软弱围岩内，增强支撑型钢12与的软弱围岩之间的稳定性。
进一步优化方案，减震层3包括第一板层31，第一板层31与外支护2内侧固定连接，第一板层31内侧设置有第二板层32，第一板层31与第二板层32之间夹设有减震缓冲板33，第二板层32与内支护4固定连接，第一板层31和第二板层32起到支撑和固定减震缓冲板33的作用，减震缓冲板33可以采用减震橡胶板或者塑性混凝土，优选为塑性混凝土，可以有效减小内部施工造成的震动传递到软弱围岩，避免软弱围岩受震动产生位移或者松胀变形，有效增强软弱围岩的稳定性。
进一步优化方案，而为提高减震缓冲板33的减震缓冲过程中的减震效果，降低气压对减震过程的影响，减震缓冲板33的板体上设有干通孔37，通孔37内穿设有减震组件，减震组件的两端分别与第一板层31和第二板层32固定连接。
进一步优化方案，减震组件包括与第一板层31固定连接的套管34，第二板层32上固定安装有插杆35，插杆35与套管34内腔滑动配合，插杆35端部与套管34内腔之间固定安装有弹簧36，插杆35插入套管34内腔，可以在套管34内腔内上下滑动，通过弹簧36与插杆35和套管34的配合，有效提高缓冲效果且结构稳定性更高。
进一步优化方案，第一防水层7为防水卷材，将沥青类或高分子类防水材料浸渍在胎体上，制作成的防水材料产品，以卷材形式提供，称为防水卷材。根据主要组成材料不同，分为沥青防水卷材、高聚物改性沥青防水卷材和合成高分子防水卷材；根据胎体的不同分为无胎体卷材、纸胎卷材、玻璃纤维胎卷材、玻璃布胎卷材和聚乙烯胎卷材；防水卷材要求有良好的耐水性，对温度变化的稳定性，高温下不流淌、不起泡、不淆动；低温下不脆裂，一定的机械强度、延伸性和抗断裂性，要有一定的柔韧性和抗老化性等，经久耐用，防水效果好；第二防水层8包括玻璃纤维布和防水涂料，玻璃纤维布敷设在内支护4内侧，防水涂料涂敷在玻璃纤维布上，可塑性强，施工方便；第一防水层7和第二防水层8双重防水，避免支护结构被浸泡而损坏，同时避免隧道内水分和湿空气进入软弱围岩。
进一步优化方案，锚杆6为注浆锚杆，锚杆6上螺纹连接有螺帽61，螺帽61上固定安装有若干倾斜柱62，施工时，锚杆6插入软弱围岩后，通过注浆锚杆进行注浆，注浆锚杆侧壁开间隔开设有若干注浆孔63,凝固剂从注浆孔63进入软弱围岩内，将锚杆6周围的围岩粘结到一起，提高扩挖支护1外部软弱围岩的强度，有效提高软弱围岩的稳定性，避免软弱围岩发生坍塌。注浆完毕后，用螺帽61将注浆口堵住，倾斜柱62周向分布于螺帽61外围，混凝土层13浇注后，将倾斜柱62包裹在内，使倾斜柱62与混凝土层13相对稳定。
实施例2
参照图7所示，本实施例的用于软弱围岩隧道的支护结构与实施例1的区别仅在于，钢筋网11外侧通过工字钢16固定连接有格栅网17,格栅网17与软弱围岩接触，工字钢16用于支撑格栅网17，将格栅网17悬空支撑起来，允许围岩适度变形，格栅网17产生一定形变后，支撑住围岩，使其不会过度形变，形变范围限制在格栅网17与钢筋网11之间，起到一定的缓冲作用，提高隧道结构安全与稳定性。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本发明，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。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种用于软弱围岩隧道的支护结构，其特征在于：包括扩挖支护(1)，所述扩挖支护(1)位于软弱围岩内，所述扩挖支护(1)上固定嵌设有锚杆(6)，所述扩挖支护(1)内侧固定安装有外支护(2)，所述扩挖支护(1)与所述外支护(2)之间设有第一防水层(7)，所述外支护(2)内侧固定安装有内支护(4)，所述外支护(2)与所述内支护(4)之间设有减震层(3)，所述内支护(4)内侧固定安装有二衬衬砌(5)，所述内支护(4)与所述二衬衬砌(5)之间设有第二防水层(8)。
2.根据权利要求1所述的用于软弱围岩隧道的支护结构，其特征在于：所述扩挖支护(1)包括钢筋网(11)，所述钢筋网(11)上固定安装有支撑型钢(12)，相邻所述支撑型钢(12)之间穿设有若干连接钢管(14)，所述支撑型钢(12)和所述钢筋网(11)外侧浇筑有混凝土层(13)，所述锚杆(6)一端位于所述混凝土层(13)内，所述锚杆(6)另一端位于软弱围岩内。
3.根据权利要求2所述的用于软弱围岩隧道的支护结构，其特征在于：所述支撑型钢(12)包括拱形支撑(121)、与所述拱形支撑(121)两端分别可拆卸连接的竖支撑(122)以及与所述竖支撑(122)可拆卸连接的仰拱支撑(123)，相邻所述拱形支撑(121)和所述仰拱支撑(123)两端分别开设有插槽(124)，所述竖支撑(122)两端分别与所述拱形支撑(121)和所述仰拱支撑(123)上的所述插槽(124)相适配，所述连接钢管(14)同时贯穿所述竖支撑(122)和所述插槽(124)。
4.根据权利要求2所述的用于软弱围岩隧道的支护结构，其特征在于：所述支撑型钢(12)外侧固定安装有若干定位锥(15)，所述定位锥(15)穿设在所述钢筋网(11)的网孔内，且与所述钢筋网(11)接触。
5.根据权利要求1所述的用于软弱围岩隧道的支护结构，其特征在于：所述减震层(3)包括第一板层(31)，所述第一板层(31)与所述外支护(2)内侧固定连接，所述第一板层(31)内侧设置有第二板层(32)，所述第一板层(31)与所述第二板层(32)之间夹设有减震缓冲板(33)，所述第二板层(32)与所述内支护(4)固定连接。
6.根据权利要求5所述的用于软弱围岩隧道的支护结构，其特征在于：所述减震缓冲板(33)上开设有若干通孔(37)，所述通孔(37)内穿设有减震组件，所述减震组件的两端分别与所述第一板层(31)和所述第二板层(32)固定连接。
7.根据权利要求6所述的用于软弱围岩隧道的支护结构，其特征在于：所述减震组件包括与所述第一板层(31)固定连接的套管(34)，所述第二板层(32)上固定安装有插杆(35)，所述插杆(35)与所述套管(34)内腔滑动配合，所述插杆(35)端部与所述套管(34)内腔之间固定安装有弹簧(36)。
8.根据权利要求1所述的用于软弱围岩隧道的支护结构，其特征在于：所述第一防水层(7)为防水卷材，所述第二防水层(8)包括玻璃纤维布和防水涂料，所述玻璃纤维布敷设在所述内支护(4)内侧，所述防水涂料涂敷在所述玻璃纤维布上。
9.根据权利要求1所述的用于软弱围岩隧道的支护结构，其特征在于：所述锚杆(6)为注浆锚杆，所述锚杆(6)上螺纹连接有螺帽(61)，所述螺帽(61)上固定安装有若干倾斜柱(62)。
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