CN211038650U - 一种防落石冲击隧道衬砌结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防落石冲击隧道衬砌结构，包括设置在隧道衬砌外表面的缓冲层；隧道衬砌为钢拱架衬砌结构，其拱脚位置设置有高强压缩弹簧；本实用新型通过泡沫混凝土形成的缓冲层和高强压缩弹簧构成的抗压装置能有效保护隧道；泡沫混凝土具有较好的抗震性能和韧性，当空穴上方的岩土体塌方作用在隧道上部时，能缓冲掉大部分塌落对隧道的冲击，适用于多种喀斯特岩溶地貌隧道防护工程。

Description

一种防落石冲击隧道衬砌结构

技术领域

本实用新型涉及一种隧道衬砌结构，具体涉及一种防落石冲击隧道衬砌结构。

背景技术

目前我国隧道工程建设过程中较为常见的隧道支护方式是工字钢环形钢拱架，工字钢拱架整体刚度大，但不能很好抵御冲击荷载。由于早期地质作用，地下岩土体大面积塌陷形成巨大空穴（特别是在喀斯特地质条件下），隧道穿越该地段时，目前采用最多的方法是采用土石方填实或用混凝土将其空穴全部填实。但是采用土石方或混凝土将空穴填实消耗大量的人力物力，造成工期延长，若空洞面积过大，则该途径很难实现。还有一种方法，为保护该地段隧道安全，还有从隧道本身考虑，使其隧道衬砌强度足够高，采用强度更高的工字钢和高标号的水泥，这种方法需要更高强度及规格的工字钢和更高标号的水泥，施工成本大。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的缺点提供一种可有效保护隧道，具有较好的抗震性能和韧性，且拱架整体承载能力和稳定性强的防落石冲击隧道衬砌结构。

本实用新型采用的技术方案是：一种防落石冲击隧道衬砌结构，包括设置在隧道衬砌外表面的缓冲层；隧道衬砌为钢拱架衬砌结构，其拱脚位置设置有高强压缩弹簧。

进一步的，所述缓冲层为通过设置在隧道衬砌上部的注浆孔浇筑在隧道衬砌外表面的泡沫混凝土构成的不规则结构层。

进一步的，两个拱脚位置相对的设置有结构相同的高强压缩弹簧。

进一步的，所述高强压缩弹簧外设置有套筒。

进一步的，所述高强压缩弹簧上下两端均通过连接板连接到隧道衬砌的工字钢拱架。

进一步的，所述套筒为钢套筒，套设在高强压缩弹簧外，上下两端焊接到工字钢拱架。

进一步的，所述连接板为矩形结构钢板。

进一步的，所述高强压缩弹簧上端连接板上设置有位移传感器，下端连接板和高强压缩弹簧之间设置有压力传感器；位移传感器和压力传感器均连接到A/D转换装置，A/D转换装置连接控制装置。

本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型通过泡沫混凝土形成的缓冲层和高强压缩弹簧构成的抗压装置能有效保护隧道；

（2）本实用新型泡沫混凝土具有较好的抗震性能和韧性，当空穴上方的岩土体塌方作用在隧道上部时，能缓冲掉大部分塌落对隧道的冲击；

（3）本实用新型设置有高强压缩弹簧，其外部通过矩形钢套可保护弹簧，保证拱架整体承载能力和稳定性；

（4）本实用新型可通过高强压缩弹簧的位移得到隧道衬砌承受的冲击力大小。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型高强压缩弹簧部位结构示意图。

图中：1-隧道衬砌，2-缓冲层，3-注浆孔，4-高强压缩弹簧，5-工字钢，6-套筒，7-连接板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。

如图1和图2所示，一种防落石冲击隧道衬砌结构，包括设置在隧道衬砌1外表面的缓冲层2；隧道衬砌1为钢拱架衬砌结构，其拱脚位置设置有高强压缩弹簧4；其中高强压缩弹簧4采用外径为20cm、内径为15cm，高度为40cm，弹簧劲度系数不小于1e2kn/m的弹簧。缓冲层2为通过设置在隧道衬砌1上部的注浆孔3浇筑在隧道衬砌1外表面的泡沫混凝土构成的不规则结构层。两个拱脚位置相对的设置有结构相同的高强压缩弹簧4。高强压缩弹簧4外设置有套筒6。高强压缩弹簧4上下两端均通过连接板7连接到隧道衬砌1的工字钢拱架5。套筒6为钢套筒，套设在高强压缩弹簧4外，上下两端焊接到工字钢拱架5。连接板7为矩形结构钢板。高强压缩弹簧4上端连接板7上设置有位移传感器，下端连接板7和高强压缩弹簧4之间设置有压力传感器；位移传感器和压力传感器均连接到A/D转换装置，A/D转换装置连接控制装置。

缓冲层2通过设置在隧道衬砌1上部的注浆孔3向隧道衬砌1上方注浆形成，缓冲层2由泡沫混凝土构成，泡沫混凝土其密度小、质量轻、浇注方便，将其浇注在隧道衬砌1外侧顶部。缓冲层2对下能保护隧道衬砌1结构，对上能抵御随时可能的冲击荷载；高强压缩弹簧4安装在拱脚位置，使其只承受竖向荷载，在冲击荷载作用下，高强压缩弹簧4吸收大部分能量；利用套筒6保护高强压缩弹簧4，保证工字钢拱架整体承载能力和稳定性；且通过套筒6套设高强压缩弹簧4构成的让压构件可提前预制，减少施工难度；由于套筒6的约束作用，使高强压缩弹簧4变为纯压构建，弹簧变形可通过位移传感器测得，通过其变形量消耗剩余能量，通过其变形量可测得拱架受力，保证施工安全。

本实用新型适用于隧道通过喀斯特岩溶地貌等地区中的大体积溶洞，如隧道部分地段穿越大面积空洞、空穴。利用泡沫混凝土的多孔性使得其具有低的弹性模量，从而使其对冲击荷载具有良好的吸收和分散作用。钢拱架内设置的高强压缩弹簧构成的让压构建，与泡沫混凝土相结合，充分保护隧道安全。

本实用新型施工简单，在保护隧道的同时能减少施工周期；在地震情况下，空穴上方的岩土体塌落作用在隧道上部，泡沫混凝土具有较好的抗震性能和韧性，能缓冲掉大部分塌落对隧道的冲击；通过套筒保护高强压缩弹簧，保证工字钢拱架整体承载能力和稳定性；且由于套筒的约束作用，高强压缩弹簧变为纯压构件，套筒让压构件可提前预制减少施工难度；且通过高强压缩弹簧的形变测得工字钢拱架受力，适用于多种喀斯特岩溶地貌隧道防护工程。

Claims (8)

1.一种防落石冲击隧道衬砌结构，其特征在于，包括设置在隧道衬砌(1)外表面的缓冲层(2)；隧道衬砌(1)为钢拱架衬砌结构，其拱脚位置设置有高强压缩弹簧(4)。

2.根据权利要求1所述的一种防落石冲击隧道衬砌结构，其特征在于，所述缓冲层(2)为通过设置在隧道衬砌(1)上部的注浆孔(3)浇筑在隧道衬砌(1)外表面的泡沫混凝土构成的不规则结构层。

3.根据权利要求1所述的一种防落石冲击隧道衬砌结构，其特征在于，两个拱脚位置相对的设置有结构相同的高强压缩弹簧(4)。

4.根据权利要求1所述的一种防落石冲击隧道衬砌结构，其特征在于，所述高强压缩弹簧(4)外设置有套筒(6)。

5.根据权利要求1所述的一种防落石冲击隧道衬砌结构，其特征在于，所述高强压缩弹簧(4)上下两端均通过连接板(7)连接到隧道衬砌(1)的工字钢拱架(5)。

6.根据权利要求4所述的一种防落石冲击隧道衬砌结构，其特征在于，所述套筒(6)为钢套筒，套设在高强压缩弹簧(4)外，上下两端焊接到工字钢拱架(5)。

7.根据权利要求5所述的一种防落石冲击隧道衬砌结构，其特征在于，所述连接板(7)为矩形结构钢板。

8.根据权利要求5所述的一种防落石冲击隧道衬砌结构，其特征在于，所述高强压缩弹簧(4)上端连接板(7)上设置有位移传感器，下端连接板(7)和高强压缩弹簧(4)之间设置有压力传感器；位移传感器和压力传感器均连接到A/D转换装置，A/D转换装置连接控制装置。

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