專利名稱：一種軟弱圍巖隧道雙層模筑復合式襯砌支護結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種隧道支護結構，特別是涉及一種軟弱圍巖隧道雙層模筑復合式襯砌支護結構。
二背景技術：
隨著我國大規(guī)模、現(xiàn)代化、高標準的城市道路與交通運輸工程建設，隧道工程的數(shù)量和建設規(guī)模不斷擴大，不可避免地會遇到軟弱圍巖地層。軟弱圍巖對其描述性定義為結構松散、膠結程度差、破碎、膨脹、風化、強度低、孔隙大、受結構面切割及風化影響顯著或含有大量膨脹性粘土礦物的巖體；其指標化定義為單軸抗壓強度在O. 5 25MPa且σ。/ ( Y H) <2的巖層，其中σ。為單軸飽和抗壓強度，Y為巖石重度，H為巖體埋置深度。軟弱圍巖的特點是自穩(wěn)能力差，強度低。在這一類巖層中開挖的隧道，我們稱為軟弱圍巖隧道。當隧道穿越軟弱圍巖地層時，由于圍巖穩(wěn)定性差及人為的對隧道圍巖的穩(wěn)定性判別失誤，或開挖與支護不當，則隧道可能出現(xiàn)過大變形甚至發(fā)生失穩(wěn)、塌方。在施工階段，隧道開挖后自穩(wěn)時間短，有的甚至沒有自穩(wěn)能力，極易發(fā)生失穩(wěn)坍塌破壞，造成工程事故；同時，隧道的變形易造成圍巖體松動范圍加大，進而增加作用在支護結構上的荷載，使支護結構安全性降低；由于隧道的變形，導致初期支護噴射混凝土開裂，鋼架扭曲變形，侵入隧道限界，甚至塌方，導致后續(xù)工作無法展開，影響工程進度，浪費人力、物力及財力。我國如青藏線4Km長的關角隧道、寶中線3. 136Km長的大寨嶺隧道和I. 904Km長的堡子梁隧道及南昆線上的穿越煤系地層的家竹箐鐵路隧道等工程均出現(xiàn)了不同形式和程度的隧道過大變形情況，給工程建設造成極大的困難。在這樣的背景條件下，預防和處治軟弱圍巖隧道過大變形甚至塌方顯得尤為重要。為此，隧道建設者們在長期的理論研究和工程實踐中總結出了一些預防和處治軟弱圍巖隧道過大變形的工程措施，取得了一些顯著的成績，如注漿加固軟弱圍巖體，加固隧道地基，改善圍巖體物理力學特性；提高初期支護剛度；(臨時)仰拱及時封閉；擴大拱、墻腳承載面積；增設長錨桿及鎖腳錨桿(管)等。這些治理措施中，有些理論研究已較為成熟，且已在工程實踐中得到長期的應用，有效地解決了軟巖隧道的變形問題，例如注漿加固軟弱圍巖體，提高圍巖體物理力學特性；(臨時)仰拱及時封閉使支護結構及早封閉成環(huán)；增設錨桿等。應用最多的復合式襯砌支護結構是由外層為噴錨柔性支護和內層為模筑混凝土二次襯砌組成的雙層襯砌。它是以新奧法原理為基礎，采用錨桿、噴射混凝土和鋼格柵為主要支護手段來控制圍巖松弛和變形的一種支護結構，其作用原理是加固圍巖，充分發(fā)揮圍巖的自承作用，適應圍巖應力狀態(tài)，使襯砌受力得到調整，截面應力由大偏心向小偏心受壓過渡，并使圍巖和初期支護由二向受力狀態(tài)變?yōu)槿蚴芰顟B(tài)，更好地利用圍巖和混凝土的抗壓強度，從而提高襯砌的承載能力。但是在軟弱圍巖地層，現(xiàn)有的各種支護結構體系和施工方法應用難度很大，其開挖與支護的難度遠遠超過了普通隧道。錨噴支護在條件較好的圍巖中應用已很成功，這是無可非議的。但在軟弱圍巖地層復雜的水文地質條件下，特別是地下水較為豐富的軟弱破碎圍巖中，噴混凝土很難滿足施工要求，如遇水軟化的圍巖、風化嚴重的圍巖噴混凝土很難噴射粘結在坑道周邊形成支護，回彈量很大；在地表沉降要求嚴格地段，要求初期支護要有較大的剛度和厚度，而噴混凝土要達到足夠厚度是非常費工費時的，由于回彈量大而浪費材料，在短時間內不能滿足厚度要求，這就給施工帶來困難。
三、發(fā)明內容本實用新型為了解決上述背景技術中的不足之處，提供一種軟弱圍巖隧道雙層模筑復合式襯砌支護結構，可以降低施工難度，確保工程質量，保證結構受力穩(wěn)定與施工安全，同時降低工程造價。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案為—種軟弱圍巖隧道雙層模筑復合式襯砌支護結構,其特征在于隧道圍巖開挖后分別設有錨桿、鋼筋網(wǎng)、初期模筑混凝土層；初期模筑混凝土層外設有二次模筑混凝土層；初期模筑混凝土層與二次模筑混凝土層之間設有防水層?！づc現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有的優(yōu)點和效果如下I、雙層模筑襯砌結構形式在受力方面亦比較合理，它亦能使圍巖有限制的變形，從而達到充分發(fā)揮圍巖本身自承能力的目的。2采用模板澆筑初期支護混凝土，可以采用合理的配合比、密實振搗、及時養(yǎng)護等技術措施，提聞了混凝土的質量。3、雙層模筑襯砌之間表面非常光滑且沒有凹凸物，所以鋪設防水板效果較好，同時減少了材料損耗，降低了造價。4、與初期支護為錨噴支護相比較，初期模筑支護可省去鋼拱架，降低了造價。5、采用初期模筑支護不產生噴射混凝土料的回彈，避免了材料浪費，降低了造價。
四
圖I為本實用新型的結構示意圖；圖2為圖I的A-A剖視圖；圖中，I-初期模筑混凝土層，2- 二次模筑混凝土層，3-防水層，4-錨桿，5-鋼筋網(wǎng)
五具體實施方式
本實用新型是在軟弱圍巖條件下，將復合式襯砌支護形式(錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土 + 二次模筑混凝土復合式襯砌)改為雙層模筑復合式襯砌支護形式(錨桿、鋼筋網(wǎng)、初期模筑混凝土 + 二次模筑混凝土復合式襯砌)，將初期支護體系由柔性支護改為剛性支護，即取消了噴射混凝土，由初期模筑混凝土代替。參見圖I和圖2，一種軟弱圍巖隧道雙層模筑復合式襯砌支護結構，其特征在于隧道圍巖開挖后分別設有錨桿4、鋼筋網(wǎng)5、初期模筑混凝土層I ;初期模筑混凝土層I外設有二次模筑混凝土層2 ;初期模筑混凝土層I與二次模筑混凝土層2之間設有防水層3。在實際工程中的施做過程隧道圍巖開挖后，先施做鋼筋網(wǎng)5與錨桿4，隨后架設臨時型鋼拱架，在臨時型鋼鋼拱架上支撐并安裝好模板，在模板內澆筑初期模筑混凝土 I ;待初期模筑混凝土層I達到可拆模的齡期后，拆除臨時型鋼鋼拱架及模板，在初期模筑混凝土層1外設置防水層3 ;在初期模筑混凝土層I的防水層3外架設模板或者模板臺車，澆筑二次模筑混凝土層2。
權利要求1. 一種軟弱圍巖隧道雙層模筑復合式襯砌支護結構，其特征在于隧道圍巖開挖后分別設有錨桿(4)、鋼筋網(wǎng)(5)、初期模筑混凝土層(1);初期模筑混凝土層(1)外設有二次模筑混凝土層(2);初期模筑混凝土層(I)與二次模筑混凝土層(2)之間設有防水層(3)。
專利摘要本實用新型公開了一種軟弱圍巖隧道雙層模筑復合式襯砌支護結構，可以降低施工難度，確保工程質量，保證結構受力穩(wěn)定與施工安全，同時降低工程造價。隧道圍巖開挖后分別設有錨桿、鋼筋網(wǎng)、初期模筑混凝土層；初期模筑混凝土層外設有二次模筑混凝土層；初期模筑混凝土層與二次模筑混凝土層之間設有防水層。
文檔編號E21D21/00GK202673299SQ20122018354
公開日2013年1月16日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權日2012年4月25日
發(fā)明者李德武, 嚴松宏, 康文 申請人:蘭州交通大學