CN202140098U - 基于变形可控释放的软岩大变形隧道支护结构 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于铁路隧道支护结构领域，是一种基于变形可控释放的软岩大变形隧道支护结构，特征是由超前小导管、超前柔性网构防护罩、可控变形释放空间、初期支护、防水板和模注二次衬砌混凝土依次相接组成多层支护结构，其中超前柔性网构防护罩由网构格栅钢架、径向固定锚杆、钢筋网片及喷射混凝土构成，初期支护由型钢钢架、系统锚杆、双层钢筋网片、锁脚锚管及喷射混凝土构成，可控变形释放空间内填充高分子弹性材料，有效避免复杂地质条件下软弱围岩隧道大变形造成的围岩塌方、支护结构破坏、拱架拆换等现象，有效降低围岩应力。

Description

基于变形可控释放的软岩大变形隧道支护结构
技术领域
本实用新型属于铁路隧道支护结构领域，尤其是一种基于变形可控释放的软岩大变形隧道支护结构。
背景技术
铁路隧道等地下工程通过地应力状态复杂的软岩破碎带地段，隧道开挖后，由于应力释放而发生碎胀变形，容易发生大变形，其特点是变形量大、变形速度快、持续时间很长，围岩大面积挤出侵入限界，支护开裂或破损很严重，甚至失稳造成坍塌事故，处理难度大。如何避免复杂地质条件下软弱围岩隧道大变形造成的围岩塌方、支护结构破坏、拱架拆换等现象，有效降低围岩应力，避免永久结构长期受力过大，保证隧道支护结构安全可靠，是目前铁路隧道等地下工程施工中需要解决的问题。
发明内容
本实用新型是为了有效避免复杂地质条件下软弱围岩隧道大变形造成的围岩塌方、支护结构破坏、拱架拆换等现象，有效降低围岩应力，保证隧道支护结构安全可靠，提出一种基于变形可控释放的软岩大变形隧道支护结构。
本实用新型采用的技术方案是：基于变形可控释放的软岩大变形隧道支护结构，其特征在于所述支护结构是由超前小导管、超前柔性网构防护罩、可控变形释放空间、初期支护、防水板和模注二次衬砌混凝土依次相接组成的多层支护结构。
所述超前柔性网构防护罩包括网构格栅钢架、径向固定锚杆、钢筋网片及喷射混凝土构成，其中网构格栅钢架用径向固定锚杆固定，网构格栅钢架上挂设钢筋网片，各构件通过喷射混凝土形成一体。
所述可控变形释放空间内填充有高分子弹性材料。
所述初期支护包括型钢钢架、系统锚杆、双层钢筋网片、锁脚锚管及喷射混凝土构成，其中型钢钢架由系统锚杆固定，型钢钢架上挂设双层钢筋网片，型钢钢架下方设注浆锁脚锚管，各构件通过喷射混凝土形成一体。
本实用新型的有益效果是：由超前小导管、超前柔性网构防护罩、可控变形释放空间、初期支护、防水板和模注二衬混凝土组成刚柔并济的多层支护体系：①通过超前柔性网构防护罩保护隧道安全开挖掘进，初期支护滞后施作；②超前柔性网构防护罩与初期支护间设置可控变形释放的预留空间，充填高分子弹性材料，利用柔性变形原理，挤占预留释放空间；③通过变形预释放作用，使初期支护结构变形可控，完全达到不拆换钢架的目的；④变形释放后，初期支护受力在一段时间内受高地应力降低，从而变形速率降低，及时施做二次衬砌，保证二次衬砌质量。
本支护结构能有效避免复杂地质条件下软弱围岩隧道大变形造成的围岩塌方、支护结构破坏、拱架拆换等现象。同时，基于新奥法原理充分发挥围岩自承能力，通过预留释放空间填充高分子弹性缓冲材料以及注浆实现围岩变形的可控释放，有效降低围岩应力，避免永久结构长期受力过大，保证支护结构安全可靠。
附图说明
图1是本实用新型实施例的结构示意图；
图2是本实用新型超前柔性网构防护罩的局部放大示意图；
图3是初期支护的断面局部放大示意图。
图中标号分别表示：1-超前小导管，2-超前柔性网构防护罩，3-网构格栅钢架，4-径向固定锚杆，5-钢筋网片，6-喷射混凝土，7-可控变形释放空间，8-高分子弹性材料，9-初期支护，10-型钢钢架，11-系统锚杆，12-双层钢筋网片，13-锁脚锚管，14-喷射混凝土，15-防水板，16-模注二次衬砌混凝土。
具体实施方式
附图为本实用新型的一个实施例，如图1所示，它主要包括由超前小导管1、超前柔性网构防护罩2、可控变形释放空间7、初期支护9、防水板15和模注二次衬砌混凝土16依次相接组成的多层支护结构。在可控变形释放空间7内填充有高分子弹性材料8，初期支护9与模注二次衬砌混凝土16之间，设置防水板15。
图2示出超前柔性网构防护罩2包括网构格栅钢架3、径向固定锚杆4、钢筋网片5及喷射混凝土6构成，其中网构格栅钢架3采用径向固定锚杆4固定，网构格栅钢架3的内外两面均挂设有钢筋网片5，各构件通过喷射混凝土6形成一体。超前柔性网构护罩2的主要作用：一是超前防护保证安全作用，二是允许应力释放产生许可变形。
图3示出初期支护9的断面局部放大情况，初期支护9包括型钢钢架10、系统锚杆11、双层钢筋网片12、锁脚锚管13及喷射混凝土14组成，其中系统锚杆11和锁脚锚管13见图1。型钢钢架10由系统锚杆11固定，型钢钢架10上挂设双层钢筋网片12，型钢钢架10下方设注浆锁脚锚管13，各构件通过喷射混凝土14形成一体。
下面再通过一个应用实例对本实用新型结构作进一步的说明，本实用新型并不仅仅局限于本例，根据施工现场情况和技术要求，其技术指标和参数均可以作相应改变。
一、施做超前小导管1：为保证开挖掘进时周边围岩不掉块，先采用Φ42mm超前小导管1进行支护，超前小导管1长度4m，每开挖支护两个循环施作一环超前小导管1。
二、开挖围岩，施做超前柔性网构防护罩2：开挖围岩，初喷一层混凝土5cm，采用4支Φ22mm主筋加工形成网构格栅钢架3，网格间距20cm×20cm，网构格栅钢架3采用径向固定锚杆4固定，其环向间距2m，纵向循环间距1榀/0.75～1.25m；网构格栅钢架3上挂设钢筋网片5，复喷射混凝土6至25cm，使各构件形成一体。
三、设置可控变形释放空间7，充填高分子弹性材料8。当围岩变形充分释放后，应对可控变形释放空间7与初期支护9的残余空间进行水泥砂浆回填。
四、施做初期支护9：初期支护9采用H175型钢钢架10，用若干根长2.5mΦ25mm的系统锚杆11固定，系统锚杆11环向间距2m，型钢钢架10纵向间距1榀/0.5m。型钢钢架10上挂设φ8双层钢筋网片12，双层钢筋网片12的孔间距20×20cm，采用4根长4.5mΦ42mm锁脚锚管13进行注浆锁脚，布置后进行注浆。喷射混凝土6至33cm，各构件形成一体。
五、挂防水板15，施做模注二次衬砌混凝土16。

Claims (4)

1.一种基于变形可控释放的软岩大变形隧道支护结构，其特征在于所述支护结构是由超前小导管(1)、超前柔性网构防护罩(2)、可控变形释放空间(7)、初期支护(9)、防水板(15)和模注二次衬砌混凝土(16)依次相接组成的多层支护结构。
2.根据权利要求1所述的基于变形可控释放的软岩大变形隧道支护结构，其特征在于所述超前柔性网构防护罩(2)包括网构格栅钢架(3)、径向固定锚杆(4)、钢筋网片(5)及喷射混凝土(6)构成，其中网构格栅钢架(3)用径向固定锚杆(4)固定，网构格栅钢架(3)上挂设钢筋网片(5)，各构件通过喷射混凝土(6)形成一体。
3.根据权利要求1所述的基于变形可控释放的软岩大变形隧道支护结构，其特征在于所述可控变形释放空间(7)内填充有高分子弹性材料(8)。
4.根据权利要求1所述的基于变形可控释放的软岩大变形隧道支护结构，其特征在于所述初期支护(9)包括型钢钢架(10)、系统锚杆(11)、双层钢筋网片(12)、锁脚锚管(13)及喷射混凝土(14)构成，其中型钢钢架(10)由系统锚杆(11)固定，型钢钢架(10)上挂设双层钢筋网片(12)，型钢钢架(10)下方设锁脚锚管(13)，各构件通过喷射混凝土(14)形成一体。
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