CN202755980U - 一种适用于高温多年冻土区的隧道支护结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适用于高温多年冻土区的隧道支护结构。高温多年冻土在隧道施工过程中，机械开挖或爆破开挖会原状冻土产生扰动，加剧冻土破坏。本实用新型自外向内设置有三层结构，分别为初期喷混凝土支护、一次模筑混凝土衬砌和二次模筑混凝土衬砌，取消了系统锚杆；初期喷混凝土支护与一次模筑混凝土衬砌之间设置环向排水管；一次模筑混凝土衬砌与二次模筑混凝土衬砌之间设置全封闭的隔热保温层；二次模筑混凝土衬砌内表面设置隔热保温层和防火板。本实用新型有利于保护冻土、加快了施工进度、提高了施工安全性与融化围岩的回冻、施工方便，施工技术简单。

Description

一种适用于高温多年冻土区的隧道支护结构

技术领域

    本实用新型属于属于公路隧道技术领域，具体涉及一种适用于高温多年冻土区的隧道支护结构。 

背景技术

高温多年冻土是一种对温度极为敏感的土体介质，在冻土隧道施工过程中，人工风镐开挖、机械开挖或爆破开挖会原状冻土产生扰动，施工系统锚杆会因钻孔使钻孔周围冻土融化，会加剧冻土破坏，另外锚杆会成为一个导热体，使围岩回冻缓慢。当洞外气温为正温时或施工机械散发的热量会使开挖轮廓面一定厚度内冻土融化，会发生冻融现象。冻融循环作用会降低隧道围岩的稳定性，初期支护施作后，若等防水层、隔热层、钢筋绑扎后再浇筑二次衬砌，一是拖得时间长，初期喷设混凝土支护变形会不可控；二是已融化围岩还没有回冻，加剧冻融现象，会导致支护出现过大变形甚至失稳。为此在初期支护施作后应尽快提供具有一定强度、刚度的支护进行加强。本新型专利提出的三层支护支护结构能较好解决这一问题，在初期喷混凝土支护完成后尽快施作一次模筑衬砌，且在第一层衬砌完成后经过一个寒季后施做防水隔热保温层与二次模筑混凝土衬砌，有利于冻土回冻，降低冻害的影响。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种适用于高温多年冻土区的隧道支护结构，克服现有冻土隧道设计中施工系统锚杆破坏冻土、避免初支强度、刚度不足导致支护过大变形以及因围岩冻融循环而导致的冻害问题。 

本实用新型所采用的技术方案是： 

一种适用于高温多年冻土区的隧道支护结构，其特征在于：

所述的隧道支护结构从外向内设置有三层结构，分别为初期喷混凝土支护、一次模筑混凝土衬砌和二次模筑钢筋混凝土衬砌；

所述的初期喷混凝土支护从外向内由喷射混凝土、喷射混凝土上铺设的钢筋网、钢筋网上架设的钢拱架、钢拱架上再次铺设的钢筋网和再次铺设在钢筋网上的喷射混凝土组成；

所述的一次模筑混凝土衬砌内设置有钢拱架。

所述的初期喷混凝土支护与一次模筑混凝土衬砌之间设置环向排水管。 

所述的一次模筑混凝土衬砌与二次模筑混凝土衬砌之间设置全封闭的隔热保温层； 

所述的隔热保温层从外向内由一次模筑混凝土衬砌表面铺设的土工布、土工布表面铺设的防水板、防水板表面涂饰的隔热保温材料、和隔热保温材料上再次铺设的防水板组成。

所述的二次模筑混凝土衬砌内表面自外向内设置有隔热保温层和防火板。 

所述的初期喷混凝土支护的拱腰拱架接头及仰拱脚部位设置锁脚锚杆。 

    本实用新型具有以下优点： 

（1）有利于保护冻土：初期喷设混凝土支护是架设钢拱架，不设系统锚杆，减少了锚杆钻孔对原状冻土的扰动，有助于围岩稳定。

（2）加快了施工进度：初期土支护不设计系统锚杆，节约了锚杆打设时间，加快了循环进度，有利于对冻土暴露面的及时封闭。一次模筑混凝土可采用小模板、分部施工，及时给初期喷射混凝土支护提供相应的支撑，防止初期喷射混凝土支护因冻融循环导致大变形甚至隧道衬砌侵入建筑限界的事故。 

（3）提高了施工安全性与加快了融化围岩的回冻：初期喷射混凝土支护施工完成后，立即施做一次模筑衬砌，解决了围岩因冻融问题引起的衬砌开裂，结构失稳等质量事故，从而难以施工二次模筑钢筋混凝土衬砌，能大大提高隧道结构的稳定性。二次模筑钢筋混凝土衬砌在经过一个寒季后再施工，有助于融化围岩的回冻。 

（4）施工方便：本新型技术和非冻土区隧道支护结构相比，省去了系统锚杆，仅仅多做一层模筑衬砌，此层结构混凝土内安设钢拱架，架设迅速，可采用小模板施工，施工技术简单，不需要做特殊的工艺处理。 

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。 

图2是本新型实用技术隧道拱顶A部分剖面的结构大样图。 

1-初期喷混凝土支护，2-一次模筑混凝土衬砌，3-二次模筑钢筋混凝土衬砌，4- 锁脚锚杆，5- 钢筋网，6-钢拱架，7- 环向排水管，8-土工布，9-防水板，10-隔热保温层，11-防火板，12-保温水沟。 

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型进行详细的说明。 

本实用新型所涉及的一种适用于高温多年冻土区的隧道支护结构，从外向内设置有三层结构，分别为初期喷混凝土支护1、一次模筑混凝土衬砌2和二次模筑混凝土衬砌3。其中，初期喷混凝土支护1从外向内由喷射混凝土、喷射混凝土上铺设的钢筋网5、钢筋网5上架设的钢拱架6、钢拱架6上再次铺设的钢筋网5和再次铺设在钢筋网5上的喷射混凝土组成，工艺步骤为先喷射一层混凝土，铺设钢筋网5，架设钢拱架6，再铺设一层钢筋网5，最后补喷一层混凝土。一次模筑混凝土衬砌2内设置钢拱架6。初期喷混凝土支护1与一次模筑混凝土衬砌2之间设置环向排水管7。一次模筑混凝土衬砌2与二次模筑混凝土衬砌3之间设置全封闭的隔热保温层10，隔热保温层10从外向内由一次模筑混凝土衬砌2表面铺设的土工布8、土工布8表面铺设的防水板9、防水板9表面涂饰的隔热保温材料、和隔热保温材料上再次铺设的防水板9组成，其中，隔热保温材料为50mm厚PU硬质聚氨酯保温板。二次模筑混凝土衬砌3内表面设置有隔热保温层10和防火板11，此处的隔热保温层10与一次模筑混凝土衬砌2与二次模筑混凝土衬砌3之间设置的隔热保温层10的结构相同，防火板11为6mm厚硅酸钙防火板。初期喷混凝土支护1的拱腰拱架接头及仰拱脚部位设置锁脚锚杆4。 

本实用新型选择在寒季施工，隧道采用上半断面开挖，短进尺开挖后及时初喷封闭暴露冻土面，开挖一榀钢架间距及时架设一榀，复喷混凝土，在拱腰拱架接头及仰拱脚部位设置锁脚锚杆4，控制过大沉降，形成初期喷混凝土支护1结构；掌子面向前推进，后续开始落下导与开挖仰拱，施作初期喷混凝土支护1仰拱，形成封闭成环结构；铺设环形排水管7，采用小模板施作一次模筑混凝土衬砌2，模筑混凝土内架设钢拱架6；在一次模筑混凝土衬砌2施工完成后，向前继续开挖，再等待一个寒季，使融化围岩尽可能回冻后，在一次模筑混凝土衬砌2内表面铺设土工布8、防水板9、隔热保温材料形成的全封闭隔热保温层10，施工一次模筑混凝土衬砌2仰拱，浇筑拱墙二次模筑混凝土衬砌3，二次模筑混凝土衬砌3施工完后在衬砌内表面铺设隔热保温层与防火板11。为防止气温升高、冻土退化，导致洞口段出现融沉现象，将隧道断面予以加大，预留补强处治空间。 

在隧道模筑钢筋混凝土衬砌3完成后，施工保温水沟12。 

本实用新型的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本实用新型说明书而对本实用新型技术方案采取的任何等效的变换，均为本实用新型的权利要求所涵盖。 

Claims (5)

1.一种适用于高温多年冻土区的隧道支护结构，其特征在于：

所述的隧道支护结构从外向内设置有三层结构，分别为初期喷混凝土支护（1）、一次模筑混凝土衬砌（2）和二次模筑钢筋混凝土衬砌（3）；

所述的初期喷混凝土支护（1）从外向内由喷射混凝土、喷射混凝土上铺设的钢筋网（5）、钢筋网（5）上架设的钢拱架（6）、钢拱架（6）上再次铺设的钢筋网（5）和再次铺设在钢筋网（5）上的喷射混凝土组成；

所述的一次模筑混凝土衬砌（2）内设置有钢拱架（6）。

2.根据权利要求1所述的一种适用于高温多年冻土区的隧道支护结构，其特征在于：

所述的初期喷混凝土支护（1）与一次模筑混凝土衬砌（2）之间设置环向排水管（7）。

3.根据权利要求1或2所述的一种适用于高温多年冻土区的隧道支护结构，其特征在于：

所述的一次模筑混凝土衬砌（2）与二次模筑混凝土衬砌（3）之间设置全封闭的隔热保温层（10）；

所述的隔热保温层（10）从外向内由一次模筑混凝土衬砌（2）表面铺设的土工布（8）、土工布（8）表面铺设的防水板（9）、防水板（9）表面涂饰的隔热保温材料、和隔热保温材料上再次铺设的防水板（9）组成。

4.根据权利要求3所述的一种适用于高温多年冻土区的隧道支护结构，其特征在于：

所述的二次模筑混凝土衬砌（3）内表面自外向内设置有隔热保温层（10）和防火板（11）。

5.根据权利要求4所述的一种适用于高温多年冻土区的隧道支护结构，其特征在于：

所述的初期喷混凝土支护（1）的拱腰拱架接头及仰拱脚部位设置锁脚锚杆（4）。

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