CN206071600U - 一种膨胀围岩隧道的刚柔结合支护体系 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种膨胀围岩隧道的刚柔结合支护体系，包括沿隧道径向由内向外依次设置的钢筋混凝土二衬(1)、防水层(2)和网喷混凝土层(3)，所述网喷混凝土层(3)上设有多根由网喷混凝土层(3)向外呈辐射状延伸的系统锚杆(4)，所述防水层(2)和网喷混凝土层(3)之间安装有多根高强弹簧(5)，所述高强弹簧(5)的一端锚固于网喷混凝土层(3)内，另一端搁置于防水层(2)上，防水层(2)和网喷混凝土层(3)之间设有橡胶沥青填充层(6)，高强弹簧(5)埋设在所述橡胶沥青填充层(6)内。该刚柔结合支护体系可适应围岩长期膨胀变形，减少二衬开裂，提高隧道长期稳定性，降低运营维护成本。
Description
技术领域
本实用新型属于隧道支护技术领域，尤其涉及一种膨胀围岩隧道的刚柔结合支护体系。
背景技术
在膨胀围岩中修建隧道，存在围岩的长期膨胀变形问题，如果单纯采用刚性支护体系，由围岩膨胀压力引起的附加荷载超过刚性衬砌的承载能力时，在衬砌的薄弱环节将出现开裂渗水现象，严重影响隧道结构的使用功能和耐久性能，势必增加隧道运营维护成本。因而亟需针对膨胀围岩的变形特性，采用刚柔结合的支护方式，合理支护围岩，适应膨胀围岩的长期变形特性。
目前，我国学者已开始重视膨胀围岩中的隧道支护问题，但现有研究中：有的是考虑加强锁脚锚杆和工字钢联合支护的方式，有的是考虑加强衬砌的抗静水压力作用，均忽视了膨胀岩土需要预留足够的变形空间，同时也要给予适当约束这一实际情况。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种可适应围岩长期膨胀变形，减少二衬开裂，提高隧道长期稳定性，降低运营维护成本的膨胀围岩隧道的刚柔结合支护体系。
为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：
一种膨胀围岩隧道的刚柔结合支护体系，包括沿隧道径向由内向外依次设置的钢筋混凝土二衬、防水层和网喷混凝土层，所述网喷混凝土层上设有多根由网喷混凝土层向外呈辐射状延伸的系统锚杆，所述防水层和网喷混凝土层之间安装有多根高强弹簧，所述高强弹簧的一端锚固于网喷混凝土层内，另一端搁置于防水层上，防水层和网喷混凝土层之间设有橡胶沥青填充层，高强弹簧埋设在所述橡胶沥青填充层内。
上述的膨胀围岩隧道的刚柔结合支护体系，优选的，所述高强弹簧与防水层之间设有橡胶垫板。
上述的膨胀围岩隧道的刚柔结合支护体系，优选的，所述高强弹簧的长度为30-50cm，相邻高强弹簧之间间隔1-2m。
上述的膨胀围岩隧道的刚柔结合支护体系，优选的，所述橡胶沥青填充层为由废旧轮胎橡胶颗粒和沥青组成的粘弹性胶结材料所填充形成的填充层。
上述的膨胀围岩隧道的刚柔结合支护体系，优选的，所述系统锚杆为砂浆锚杆，系统锚杆的长度为0.5-7m，直径为22-32m，相邻系统锚杆之间间隔1.5-2m。
上述的膨胀围岩隧道的刚柔结合支护体系，优选的，所述网喷混凝土层包括挂网钢筋和喷射于所述挂网钢筋上的混凝土层，所述挂网钢筋的直径为6-12mm，间距为15-25cm，所述混凝土层的厚度为5-8cm。
上述的膨胀围岩隧道的刚柔结合支护体系，优选的，所述防水层为紧贴铺设于所述钢筋混凝土二衬上的EVA高分子防水卷材，防水层的厚度为1.5-10mm，所述钢筋混凝土二衬的厚度为30-60cm。
上述的膨胀围岩隧道的刚柔结合支护体系，优选的，所述膨胀围岩隧道的刚柔结合支护体系还包括设于所述钢筋混凝土二衬内侧下部的排水暗沟，所述防水层的外侧设有排水盲管，所述排水盲管穿过钢筋混凝土二衬与所述排水暗沟连通，所述排水暗沟的上方设有排水边沟，排水暗沟的一侧设有电缆沟。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过设置钢筋混凝土二衬，在钢筋混凝土二衬上铺设防水层，在防水层与网喷混凝土层之间设置橡胶沥青填充层，在橡胶沥青填充层内埋设多根高强弹簧，并将高强弹簧的一端锚固在网喷混凝土层内，另一端搁置于防水层上，该刚柔结合支护体系的橡胶沥青填充层和高强弹簧既能让隧道围岩长期膨胀变形，同时也能给予适当约束，当隧道围岩变形量较大时，钢筋混凝土二衬又能提供刚性支撑，减少了二衬开裂情况的发生，提高了隧道的长期稳定性，降低了运营维护成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型膨胀围岩隧道的刚柔结合支护体系的结构示意图。
图2为图1中A处的局部放大图。
图3为图1中B处的局部放大图。
图例说明：
1、钢筋混凝土二衬；2、防水层；3、网喷混凝土层；4、系统锚杆；5、高强弹簧；6、橡胶沥青填充层；7、排水暗沟；8、排水盲管；9、排水边沟；10、电缆沟。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本实用新型作更全面、细致地描述，但本实用新型的保护范围并不限于以下具体的实施例。
需要特别说明的是，当某一元件被描述为“连接于或连通于”另一元件上时，它可以是直接连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接连接或连通在另一元件上。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本实用新型的保护范围。
除非另有特别说明，本实用新型中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例
如图1至图3所示，本实用新型膨胀围岩隧道的刚柔结合支护体系的一种实施例，该刚柔结合支护体系包括沿隧道径向由内向外依次设置的钢筋混凝土二衬1、防水层2、橡胶沥青填充层6和网喷混凝土层3。该网喷混凝土层3上设有多根由网喷混凝土层3向外呈辐射状延伸的系统锚杆4。防水层2和网喷混凝土层3之间安装有多根高强弹簧5，该高强弹簧5的一端锚固于网喷混凝土层3内，另一端搁置于防水层2上，高强弹簧5埋设在橡胶沥青填充层6内。通过设置钢筋混凝土二衬1，在钢筋混凝土二衬1上铺设防水层2，在防水层2与网喷混凝土层3之间设置橡胶沥青填充层6，在橡胶沥青填充层6内埋设多根高强弹簧5，并将高强弹簧5的一端锚固在网喷混凝土层3内，另一端搁置于防水层2上，该刚柔结合支护体系的橡胶沥青填充层6和高强弹簧5对膨胀围岩进行初期支护，高强弹簧5锚固于网喷混凝土层3中，橡胶沥青填充材料紧密包裹高强弹簧5组成柔性变形层，允许围岩适当变形，并将膨胀力传递给钢筋混凝土二衬1，当变形过大超过柔性变形层的变形能力时，将由钢筋混凝土二衬1提供刚性支撑，承担荷载严格约束变形。该刚柔结合支护体系既能让隧道围岩长期膨胀变形，同时也能给予适当约束，当隧道围岩变形量较大时，钢筋混凝土二衬1又能提供刚性支撑，减少了二衬开裂情况的发生，提高了隧道的长期稳定性，降低了运营维护成本。
本实施例中，高强弹簧5与防水层2之间设有橡胶垫板(图中未示出)，避免高强弹簧5在压力下破坏防水层2。高强弹簧5的长度及相邻高强弹簧5之间的间距可以根据实际工程需要进行选择，优选其长度为30-50cm，相邻高强弹簧5之间间隔1-2m。
本实施例中，橡胶沥青填充层6为由废旧轮胎橡胶颗粒和沥青组成的粘弹性胶结材料填充形成的填充层，该粘弹性胶结材料可以使用现有的材料。系统锚杆4为砂浆锚杆，其长度、直径和间距可以根据膨胀围岩的具体围岩级别来确定，优选系统锚杆4的长度为0.5-7m，直径为22-32m，相邻系统锚杆4之间间隔1.5-2m。
本实施例中，网喷混凝土层3包括挂网钢筋和喷射于挂网钢筋上的混凝土层，挂网钢筋的直径优选为6-12mm，间距优选为15-25cm，混凝土层的厚度为优选5-8cm。防水层2为紧贴铺设于钢筋混凝土二衬1上的EVA高分子防水卷材，该EVA高分子防水卷材为现有材料，防水层2的厚度优选为1.5-10mm，钢筋混凝土二衬1的厚度优选为30-60cm。该网喷混凝土层3作为隧道的初级支护。
本实施例中，膨胀围岩隧道的刚柔结合支护体系还包括设于钢筋混凝土二衬1内侧下部的排水暗沟7，防水层2的外侧设有排水盲管8，排水盲管8穿过钢筋混凝土二衬1与排水暗沟7连通，防水层2汇集的水通过排水盲管8排入排水暗沟7中。排水暗沟7的上方设有排水边沟9，排水暗沟7的一侧设有电缆沟10。排水暗沟7的横截面尺寸为50cm×50cm，排水盲管8的横截面直径优选为8cm，排水边沟9的横截面尺寸为20cm×20cm，电缆沟10的横截面尺寸为40cm×60cm。
该膨胀围岩隧道的刚柔结合支护体系的施工过程如下：开挖隧道，安装系统锚杆4，施作网喷混凝土层3，锚固高强弹簧5一端于网喷混凝土层3中，支模，模板上面铺设防水层2，模板与网喷混凝土层3中间预留一定空间，高强弹簧5另外一端通过橡胶垫板支于防水层2之上，将橡胶沥青充填材料密实填入预留的空间中，并紧密包裹高强弹簧5，形成橡胶沥青填充层6，最后施作钢筋混凝土二衬1、排水盲管8、排水暗沟7、排水边沟9以及电缆沟10。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种膨胀围岩隧道的刚柔结合支护体系，包括沿隧道径向由内向外依次设置的钢筋混凝土二衬(1)、防水层(2)和网喷混凝土层(3)，所述网喷混凝土层(3)上设有多根由网喷混凝土层(3)向外呈辐射状延伸的系统锚杆(4)，其特征在于：所述防水层(2)和网喷混凝土层(3)之间安装有多根高强弹簧(5)，所述高强弹簧(5)的一端锚固于网喷混凝土层(3)内，另一端搁置于防水层(2)上，防水层(2)和网喷混凝土层(3)之间设有橡胶沥青填充层(6)，高强弹簧(5)埋设在所述橡胶沥青填充层(6)内。
2.根据权利要求1所述的膨胀围岩隧道的刚柔结合支护体系，其特征在于：所述高强弹簧(5)与防水层(2)之间设有橡胶垫板。
3.根据权利要求2所述的膨胀围岩隧道的刚柔结合支护体系，其特征在于：所述高强弹簧(5)的长度为30-50cm，相邻高强弹簧(5)之间间隔1-2m。
4.根据权利要求1所述的膨胀围岩隧道的刚柔结合支护体系，其特征在于：所述橡胶沥青填充层(6)为由废旧轮胎橡胶颗粒和沥青组成的粘弹性胶结材料填充形成的填充层。
5.根据权利要求1所述的膨胀围岩隧道的刚柔结合支护体系，其特征在于：所述系统锚杆(4)为砂浆锚杆，系统锚杆(4)的长度为0.5-7m，直径为22-32m，相邻系统锚杆(4)之间间隔1.5-2m。
6.根据权利要求1所述的膨胀围岩隧道的刚柔结合支护体系，其特征在于：所述网喷混凝土层(3)包括挂网钢筋和喷射于所述挂网钢筋上的混凝土层，所述挂网钢筋的直径为6-12mm，间距为15-25cm，所述混凝土层的厚度为5-8cm。
7.根据权利要求1所述的膨胀围岩隧道的刚柔结合支护体系，其特征在于：所述防水层(2)为紧贴铺设于所述钢筋混凝土二衬(1)上的EVA高分子防水卷材，防水层(2)的厚度为1.5-10mm，所述钢筋混凝土二衬(1)的厚度为30-60cm。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的膨胀围岩隧道的刚柔结合支护体系，其特征在于：所述膨胀围岩隧道的刚柔结合支护体系还包括设于所述钢筋混凝土二衬(1)内侧下部的排水暗沟(7)，所述防水层(2)的外侧设有排水盲管(8)，所述排水盲管(8)穿过钢筋混凝土二衬(1)与所述排水暗沟(7)连通，所述排水暗沟(7)的上方设有排水边沟(9)，排水暗沟(7)的一侧设有电缆沟(10)。
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