CN202673299U - 一种软弱围岩隧道双层模筑复合式衬砌支护结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种软弱围岩隧道双层模筑复合式衬砌支护结构，可以降低施工难度，确保工程质量，保证结构受力稳定与施工安全，同时降低工程造价。隧道围岩开挖后分别设有锚杆、钢筋网、初期模筑混凝土层；初期模筑混凝土层外设有二次模筑混凝土层；初期模筑混凝土层与二次模筑混凝土层之间设有防水层。
Description
一、技术领域
本实用新型涉及一种隧道支护结构，特别是涉及一种软弱围岩隧道双层模筑复合式衬砌支护结构。
二、背景技术
随着我国大规模、现代化、高标准的城市道路与交通运输工程建设，隧道工程的数量和建设规模不断扩大，不可避免地会遇到软弱围岩地层。软弱围岩对其描述性定义为结构松散、胶结程度差、破碎、膨胀、风化、强度低、孔隙大、受结构面切割及风化影响显著或含有大量膨胀性粘土矿物的岩体；其指标化定义为单轴抗压强度在0.5～25MPa且σc/(γH)＜2的岩层，其中σc为单轴饱和抗压强度，γ为岩石重度，H为岩体埋置深度。软弱围岩的特点是自稳能力差，强度低。在这一类岩层中开挖的隧道，我们称为软弱围岩隧道。
当隧道穿越软弱围岩地层时，由于围岩稳定性差及人为的对隧道围岩的稳定性判别失误，或开挖与支护不当，则隧道可能出现过大变形甚至发生失稳、塌方。在施工阶段，隧道开挖后自稳时间短，有的甚至没有自稳能力，极易发生失稳坍塌破坏，造成工程事故；同时，隧道的变形易造成围岩体松动范围加大，进而增加作用在支护结构上的荷载，使支护结构安全性降低；由于隧道的变形，导致初期支护喷射混凝土开裂，钢架扭曲变形，侵入隧道限界，甚至塌方，导致后续工作无法展开，影响工程进度，浪费人力、物力及财力。我国如青藏线4Km长的关角隧道、宝中线3.136Km长的大寨岭隧道和1.904Km长的堡子梁隧道及南昆线上的穿越煤系地层的家竹箐铁路隧道等工程均出现了不同形式和程度的隧道过大变形情况，给工程建设造成极大的困难。
在这样的背景条件下，预防和处治软弱围岩隧道过大变形甚至塌方显得尤为重要。为此，隧道建设者们在长期的理论研究和工程实践中总结出了一些预防和处治软弱围岩隧道过大变形的工程措施，取得了一些显著的成绩，如注浆加固软弱围岩体，加固隧道地基，改善围岩体物理力学特性；提高初期支护刚度；(临时)仰拱及时封闭；扩大拱、墙脚承载面积；增设长锚杆及锁脚锚杆(管)等。这些治理措施中，有些理论研究已较为成熟，且已在工程实践中得到长期的应用，有效地解决了软岩隧道的变形问题，例如注浆加固软弱围岩体，提高围岩体物理力学特性；(临时)仰拱及时封闭使支护结构及早封闭成环；增设锚杆等。
应用最多的复合式衬砌支护结构是由外层为喷锚柔性支护和内层为模筑混凝土二次衬砌组成的双层衬砌。它是以新奥法原理为基础，采用锚杆、喷射混凝土和钢格栅为主要支护手段来控制围岩松弛和变形的一种支护结构，其作用原理是加固围岩，充分发挥围岩的自承作用，适应围岩应力状态，使衬砌受力得到调整，截面应力由大偏心向小偏心受压过渡，并使围岩和初期支护由二向受力状态变为三向受力状态，更好地利用围岩和混凝土的抗压强度，从而提高衬砌的承载能力。
但是在软弱围岩地层，现有的各种支护结构体系和施工方法应用难度很大，其开挖与支护的难度远远 超过了普通隧道。锚喷支护在条件较好的围岩中应用已很成功，这是无可非议的。但在软弱围岩地层复杂的水文地质条件下，特别是地下水较为丰富的软弱破碎围岩中，喷混凝土很难满足施工要求，如遇水软化的围岩、风化严重的围岩喷混凝土很难喷射粘结在坑道周边形成支护，回弹量很大；在地表沉降要求严格地段，要求初期支护要有较大的刚度和厚度，而喷混凝土要达到足够厚度是非常费工费时的，由于回弹量大而浪费材料，在短时间内不能满足厚度要求，这就给施工带来困难。
三、发明内容
本实用新型为了解决上述背景技术中的不足之处，提供一种软弱围岩隧道双层模筑复合式衬砌支护结构，可以降低施工难度，确保工程质量，保证结构受力稳定与施工安全，同时降低工程造价。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种软弱围岩隧道双层模筑复合式衬砌支护结构，其特征在于：隧道围岩开挖后分别设有锚杆、钢筋网、初期模筑混凝土层；初期模筑混凝土层外设有二次模筑混凝土层；初期模筑混凝土层与二次模筑混凝土层之间设有防水层。
与现有技术相比，本实用新型具有的优点和效果如下：
1、双层模筑衬砌结构形式在受力方面亦比较合理，它亦能使围岩有限制的变形，从而达到充分发挥围岩本身自承能力的目的。
2采用模板浇筑初期支护混凝土，可以采用合理的配合比、密实振捣、及时养护等技术措施，提高了混凝土的质量。
3、双层模筑衬砌之间表面非常光滑且没有凹凸物，所以铺设防水板效果较好，同时减少了材料损耗，降低了造价。
4、与初期支护为锚喷支护相比较，初期模筑支护可省去钢拱架，降低了造价。
5、采用初期模筑支护不产生喷射混凝土料的回弹，避免了材料浪费，降低了造价。
四、附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为图1的A-A剖视图；
图中，1-初期模筑混凝土层，2-二次模筑混凝土层，3-防水层，4-锚杆，5-钢筋网
五、具体实施方式
本实用新型是在软弱围岩条件下，将复合式衬砌支护形式(锚杆、钢筋网、喷射混凝土+二次模筑混凝土复合式衬砌)改为双层模筑复合式衬砌支护形式(锚杆、钢筋网、初期模筑混凝土+二次模筑混凝土复合式衬砌)，将初期支护体系由柔性支护改为刚性支护，即取消了喷射混凝土，由初期模筑混凝土代替。
参见图1和图2，一种软弱围岩隧道双层模筑复合式衬砌支护结构，其特征在于：隧道围岩开挖后分 别设有锚杆4、钢筋网5、初期模筑混凝土层1；初期模筑混凝土层1外设有二次模筑混凝土层2；初期模筑混凝土层1与二次模筑混凝土层2之间设有防水层3。
在实际工程中的施做过程：隧道围岩开挖后，先施做钢筋网5与锚杆4，随后架设临时型钢拱架，在临时型钢钢拱架上支撑并安装好模板，在模板内浇筑初期模筑混凝土1；待初期模筑混凝土层1达到可拆模的龄期后，拆除临时型钢钢拱架及模板，在初期模筑混凝土层1外设置防水层3；在初期模筑混凝土层1的防水层3外架设模板或者模板台车，浇筑二次模筑混凝土层2。
Claims (1)
1.一种软弱围岩隧道双层模筑复合式衬砌支护结构，其特征在于：隧道围岩开挖后分别设有锚杆(4)、钢筋网(5)、初期模筑混凝土层(1)；初期模筑混凝土层(1)外设有二次模筑混凝土层(2)；初期模筑混凝土层(1)与二次模筑混凝土层(2)之间设有防水层(3)。
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