用于軟巖大變形隧道的預制支護襯砌結構及施工方法與流程

本發(fā)明涉及交通工程技術領域，具體涉及一種用于軟巖大變形隧道的預制支護襯砌結構及施工方法。

背景技術：

軟巖大變形隧道，由于地應力方向、巖層產(chǎn)狀、地層構造、巖層軟硬不均、地下水等各種因素的綜合作用，施工中往往表現(xiàn)為變形量大，變形持續(xù)時間長，支護結構受力復雜，將承受來自不同方向、不同大小的圍巖壓力作用，傳統(tǒng)的噴錨支護結構從施做到充分發(fā)揮其最大效能往往需要一定的時間，在噴射混凝土充分發(fā)揮效能之前支護結構整體剛度較弱，不能及時提供足夠的剛度來抵抗軟巖大變形，施工中往往出現(xiàn)在支護結構未達到設計強度之前，局部先發(fā)生噴射混凝土開裂和剝落、鋼架彎折、扭曲以及失穩(wěn)等問題，進而導致支護結構提前喪失承載能力。因此，研制能夠快速發(fā)揮其承載性能的支護結構是軟巖大變形隧道中一個亟需解決的問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于軟巖大變形隧道的預制支護襯砌結構及施工方法,最大限度地降低因支護結構不及時、早期支護剛度不足引起的進一步加劇變形的風險。

本發(fā)明所采用的技術方案為：

用于軟巖大變形隧道的預制支護襯砌結構，其特征在于：

預制支護襯砌結構由預制管片式初期支護結構和模筑鋼筋混凝土二次襯砌結構組成；

預制管片式初期支護結構由若干工廠預制的單元管片拼裝組成，單元管片橫向拼接成環(huán)，各環(huán)沿隧道軸線方向縱向拼接成管。

預制管片式初期支護結構的單元管片在隧道內(nèi)拼裝施工，通過螺栓互相連接成環(huán)。

預制管片式初期支護結構與地層巖體之間的空隙內(nèi)壓注水泥砂漿，使預制管片式初期支護結構與地層巖體緊密接觸。

模筑鋼筋混凝土二次襯砌結構沿隧道軸線方向分段整體澆筑。

預制管片式初期支護結構內(nèi)表面鋪設防水層。

用于軟巖大變形隧道的預制支護襯砌結構的施工方法，其特征在于：

包括以下步驟：

步驟一：沿隧道輪廓開挖地層巖體，待地層巖體開挖完成后，立即在其內(nèi)表面采用管片拼裝機拼裝預制管片式初期支護結構；

步驟二：預制管片式初期支護結構拼裝完畢后，通過向地層巖體內(nèi)表面與預制管片式初期支護結構外表面之間的空隙內(nèi)壓注水泥砂漿，確保地層巖體和預制管片式初期支護結構密貼；

步驟三：壓注水泥砂漿完畢后，在預制管片式初期支護結構內(nèi)表面鋪設防水層；

步驟五：待防水層鋪設完畢后，在防水層內(nèi)表面分段整體澆筑模筑鋼筋混凝土二次襯砌結構。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明用于高地應力軟巖大變形隧道中，由預制管片式初期支護結構、現(xiàn)澆鋼筋混凝土二次襯砌結構及其兩者之間的防水層組成，預制初期支護結構可實現(xiàn)工廠化預制，現(xiàn)場拼裝，機械化作業(yè)程度高，且預制分塊可根據(jù)結構受力及施工工法來調(diào)整，預制塊之間通過螺栓連接，可實現(xiàn)快速拼裝，實現(xiàn)快速施做，盡早發(fā)揮支護結構承擔地層荷載的效果，在隧道開挖后能夠?qū)崿F(xiàn)及時支護，盡早充分發(fā)揮支護結構承載能力，有效降低因早期支護剛度不足引起進一步加劇變形的風險。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結構橫斷面圖；

圖2為本發(fā)明結構剖面圖；

圖3為本發(fā)明預制管片式初期支護結構分塊示意圖。

圖中，1—地層巖體，2—預制管片式初期支護結構，3-鎖固錨管，4—防水層，5—模筑鋼筋混凝土二次襯砌結構。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發(fā)明進行詳細的說明。

本發(fā)明涉及的一種用于軟巖大變形隧道的預制支護襯砌結構，由預制管片式初期支護結構2和模筑鋼筋混凝土二次襯砌結構5組成。預制管片式初期支護結構2由若干工廠預制的單元管片拼裝組成，單元管片橫向拼接成環(huán)，各環(huán)沿隧道軸線方向縱向拼接成管。

預制管片式初期支護結構2的單元管片在隧道內(nèi)拼裝施工，通過螺栓互相連接成環(huán)。預制管片式初期支護結構2與地層巖體1之間的空隙內(nèi)壓注水泥砂漿，使預制管片式初期支護結構2與地層巖體1緊密接觸。模筑鋼筋混凝土二次襯砌結構5沿隧道軸線方向分段整體澆筑。預制管片式初期支護結構2內(nèi)表面鋪設防水層4。

施工過程為：

沿隧道輪廓在地層巖體1開挖后，立即在內(nèi)表面拼裝施工預制管片式初期支護結構2；預制管片式初期支護結構2采用管片拼裝機械拼裝，管片單元之間采用螺栓連接；在拼裝成環(huán)的預制管片式初期支護結構2鋪設防水層4；最后在防水層4內(nèi)側分段設置模筑鋼筋混凝土二次襯砌結構5。

為了使地層巖體1與預制管片式初期支護結構2密貼，拼裝完畢后可通過壓注水泥砂漿充填地層巖體1內(nèi)表面與預制管片式初期支護結構2外表面之間的空隙。本發(fā)明在隧道開挖后，預制管片式初期支護結構2能夠?qū)崿F(xiàn)快速拼裝，及時支護，盡早充分發(fā)揮支護結構承載能力，有效降低因早期支護剛度不足引起進一步加劇變形的風險。達到快速及時支護的目的，有效解決軟巖大變形隧道施工中因初期支護早期剛度不足而引起的噴射混凝土開裂、鋼架扭曲等問題。

本發(fā)明的內(nèi)容不限于實施例所列舉，本領域普通技術人員通過閱讀本發(fā)明說明書而對本發(fā)明技術方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權利要求所涵蓋。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明涉及一種用于軟巖大變形隧道的預制支護襯砌結構及施工方法。大變形地層的開挖初期應力大、變形速度快，噴錨型鋼支護結構從施做到發(fā)揮最大效能需要一定時間，在支護結構達到設計強度之前局部先發(fā)生噴射混凝土開裂剝落、鋼架彎折、扭曲以及失穩(wěn)等問題。本發(fā)明采用預制的鋼筋混凝土管片式支護結構代替?zhèn)鹘y(tǒng)的噴錨型鋼支護結構，由預制管片式初期支護和模筑鋼筋混凝土二次襯砌組成；預制管片式初期支護結構由若干工廠化預制的單元管片在隧道內(nèi)采用管片拼裝機械拼裝而成，單元管片通過螺栓連接成環(huán)。本發(fā)明涉及的預制管片式初期支護結構能在隧道開挖后實現(xiàn)及時支護，盡早充分發(fā)揮承載性能，有效降低因早期支護剛度不足引起進一步加劇變形的風險。

技術研發(fā)人員：李國良;靳寶成;黃雙林;何永旺;符亞鵬;嚴文翔;劉國慶;李寧
受保護的技術使用者：中鐵第一勘察設計院集團有限公司
技術研發(fā)日：2017.05.22
技術公布日：2017.08.15