專利名稱：基于變形可控釋放的軟巖大變形隧道支護結構的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于鐵路隧道支護結構領域，尤其是一種基于變形可控釋放的軟巖大變形隧道支護結構。
背景技術：
鐵路隧道等地下工程通過地應力狀態(tài)復雜的軟巖破碎帶地段，隧道開挖后，由于應力釋放而發(fā)生碎脹變形，容易發(fā)生大變形，其特點是變形量大、變形速度快、持續(xù)時間很長，圍巖大面積擠出侵入限界，支護開裂或破損很嚴重，甚至失穩(wěn)造成坍塌事故，處理難度大。如何避免復雜地質條件下軟弱圍巖隧道大變形造成的圍巖塌方、支護結構破壞、拱架拆換等現(xiàn)象，有效降低圍巖應力，避免永久結構長期受力過大，保證隧道支護結構安全可靠， 是目前鐵路隧道等地下工程施工中需要解決的問題。
發(fā)明內容本實用新型是為了有效避免復雜地質條件下軟弱圍巖隧道大變形造成的圍巖塌方、支護結構破壞、拱架拆換等現(xiàn)象，有效降低圍巖應力，保證隧道支護結構安全可靠，提出一種基于變形可控釋放的軟巖大變形隧道支護結構。本實用新型采用的技術方案是基于變形可控釋放的軟巖大變形隧道支護結構， 其特征在于所述支護結構是由超前小導管、超前柔性網(wǎng)構防護罩、可控變形釋放空間、初期支護、防水板和模注二次襯砌混凝土依次相接組成的多層支護結構。所述超前柔性網(wǎng)構防護罩包括網(wǎng)構格柵鋼架、徑向固定錨桿、鋼筋網(wǎng)片及噴射混凝土構成，其中網(wǎng)構格柵鋼架用徑向固定錨桿固定，網(wǎng)構格柵鋼架上掛設鋼筋網(wǎng)片，各構件通過噴射混凝土形成一體。所述可控變形釋放空間內填充有高分子彈性材料。所述初期支護包括型鋼鋼架、系統(tǒng)錨桿、雙層鋼筋網(wǎng)片、鎖腳錨管及噴射混凝土構成，其中型鋼鋼架由系統(tǒng)錨桿固定，型鋼鋼架上掛設雙層鋼筋網(wǎng)片，型鋼鋼架下方設注漿鎖腳錨管，各構件通過噴射混凝土形成一體。本實用新型的有益效果是由超前小導管、超前柔性網(wǎng)構防護罩、可控變形釋放空間、初期支護、防水板和模注二襯混凝土組成剛柔并濟的多層支護體系①通過超前柔性網(wǎng)構防護罩保護隧道安全開挖掘進，初期支護滯后施作；②超前柔性網(wǎng)構防護罩與初期支護間設置可控變形釋放的預留空間，充填高分子彈性材料，利用柔性變形原理，擠占預留釋放空間；③通過變形預釋放作用，使初期支護結構變形可控，完全達到不拆換鋼架的目的；④ 變形釋放后，初期支護受力在一段時間內受高地應力降低，從而變形速率降低，及時施做二次襯砌，保證二次襯砌質量。本支護結構能有效避免復雜地質條件下軟弱圍巖隧道大變形造成的圍巖塌方、支護結構破壞、拱架拆換等現(xiàn)象。同時，基于新奧法原理充分發(fā)揮圍巖自承能力，通過預留釋放空間填充高分子彈性緩沖材料以及注漿實現(xiàn)圍巖變形的可控釋放，有效降低圍巖應力，
3避免永久結構長期受力過大，保證支護結構安全可靠。
圖1是本實用新型實施例的結構示意圖；圖2是本實用新型超前柔性網(wǎng)構防護罩的局部放大示意圖；圖3是初期支護的斷面局部放大示意圖。圖中標號分別表示1-超前小導管，2-超前柔性網(wǎng)構防護罩，3-網(wǎng)構格柵鋼架， 4-徑向固定錨桿，5-鋼筋網(wǎng)片，6-噴射混凝土，7-可控變形釋放空間，8-高分子彈性材料， 9-初期支護，10-型鋼鋼架，11-系統(tǒng)錨桿，12-雙層鋼筋網(wǎng)片，13-鎖腳錨管，14-噴射混凝土，15-防水板，16-模注二次襯砌混凝土。
具體實施方式
附圖為本實用新型的一個實施例，如圖1所示，它主要包括由超前小導管1、超前柔性網(wǎng)構防護罩2、可控變形釋放空間7、初期支護9、防水板15和模注二次襯砌混凝土 16 依次相接組成的多層支護結構。在可控變形釋放空間7內填充有高分子彈性材料8，初期支護9與模注二次襯砌混凝土 16之間，設置防水板15。圖2示出超前柔性網(wǎng)構防護罩2包括網(wǎng)構格柵鋼架3、徑向固定錨桿4、鋼筋網(wǎng)片 5及噴射混凝土 6構成，其中網(wǎng)構格柵鋼架3采用徑向固定錨桿4固定，網(wǎng)構格柵鋼架3的內外兩面均掛設有鋼筋網(wǎng)片5，各構件通過噴射混凝土 6形成一體。超前柔性網(wǎng)構護罩2的主要作用一是超前防護保證安全作用，二是允許應力釋放產生許可變形。圖3示出初期支護9的斷面局部放大情況，初期支護9包括型鋼鋼架10、系統(tǒng)錨桿 11、雙層鋼筋網(wǎng)片12、鎖腳錨管13及噴射混凝土 14組成，其中系統(tǒng)錨桿11和鎖腳錨管13 見圖1。型鋼鋼架10由系統(tǒng)錨桿11固定，型鋼鋼架10上掛設雙層鋼筋網(wǎng)片12，型鋼鋼架 10下方設注漿鎖腳錨管13，各構件通過噴射混凝土 14形成一體。下面再通過一個應用實例對本實用新型結構作進一步的說明，本實用新型并不僅僅局限于本例，根據(jù)施工現(xiàn)場情況和技術要求，其技術指標和參數(shù)均可以作相應改變。一、施做超前小導管1 為保證開挖掘進時周邊圍巖不掉塊，先采用Φ42πιπι超前小導管1進行支護，超前小導管1長度細，每開挖支護兩個循環(huán)施作一環(huán)超前小導管1。二、開挖圍巖，施做超前柔性網(wǎng)構防護罩2 開挖圍巖，初噴一層混凝土 5cm，采用4 支Φ 22mm主筋加工形成網(wǎng)構格柵鋼架3，網(wǎng)格間距20CmX20Cm，網(wǎng)構格柵鋼架3采用徑向固定錨桿4固定，其環(huán)向間距2m，縱向循環(huán)間距1榀/0. 75 1. 25m ；網(wǎng)構格柵鋼架3上掛設鋼筋網(wǎng)片5，復噴射混凝土 6至25cm，使各構件形成一體。三、設置可控變形釋放空間7，充填高分子彈性材料8。當圍巖變形充分釋放后，應對可控變形釋放空間7與初期支護9的殘余空間進行水泥砂漿回填。四、施做初期支護9 初期支護9采用H175型鋼鋼架10，用若干根長2. 5πιΦ25πιπι的系統(tǒng)錨桿11固定，系統(tǒng)錨桿11環(huán)向間距2m,型鋼鋼架10縱向間距1榀/0. 5m。型鋼鋼架10 上掛設Φ 8雙層鋼筋網(wǎng)片12，雙層鋼筋網(wǎng)片12的孔間距20 X 20cm，采用4根長4. 5mΦ42mm 鎖腳錨管13進行注漿鎖腳，布置后進行注漿。噴射混凝土 6至33cm，各構件形成一體。五、掛防水板15，施做模注二次襯砌混凝土 16。
權利要求1.一種基于變形可控釋放的軟巖大變形隧道支護結構，其特征在于所述支護結構是由超前小導管(1)、超前柔性網(wǎng)構防護罩O)、可控變形釋放空間(7)、初期支護(9)、防水板 (15)和模注二次襯砌混凝土(16)依次相接組成的多層支護結構。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于變形可控釋放的軟巖大變形隧道支護結構，其特征在于所述超前柔性網(wǎng)構防護罩(2)包括網(wǎng)構格柵鋼架(3)、徑向固定錨桿0)、鋼筋網(wǎng)片(5)及噴射混凝土(6)構成，其中網(wǎng)構格柵鋼架(3)用徑向固定錨桿固定，網(wǎng)構格柵鋼架(3) 上掛設鋼筋網(wǎng)片(5)，各構件通過噴射混凝土(6)形成一體。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于變形可控釋放的軟巖大變形隧道支護結構，其特征在于所述可控變形釋放空間(7)內填充有高分子彈性材料(8)。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于變形可控釋放的軟巖大變形隧道支護結構，其特征在于所述初期支護(9)包括型鋼鋼架(10)、系統(tǒng)錨桿(11)、雙層鋼筋網(wǎng)片(12)、鎖腳錨管(13) 及噴射混凝土(14)構成，其中型鋼鋼架(10)由系統(tǒng)錨桿(11)固定，型鋼鋼架(10)上掛設雙層鋼筋網(wǎng)片(12)，型鋼鋼架(10)下方設鎖腳錨管(13)，各構件通過噴射混凝土(14)形成一體。
專利摘要本實用新型屬于鐵路隧道支護結構領域，是一種基于變形可控釋放的軟巖大變形隧道支護結構，特征是由超前小導管、超前柔性網(wǎng)構防護罩、可控變形釋放空間、初期支護、防水板和模注二次襯砌混凝土依次相接組成多層支護結構，其中超前柔性網(wǎng)構防護罩由網(wǎng)構格柵鋼架、徑向固定錨桿、鋼筋網(wǎng)片及噴射混凝土構成，初期支護由型鋼鋼架、系統(tǒng)錨桿、雙層鋼筋網(wǎng)片、鎖腳錨管及噴射混凝土構成，可控變形釋放空間內填充高分子彈性材料，有效避免復雜地質條件下軟弱圍巖隧道大變形造成的圍巖塌方、支護結構破壞、拱架拆換等現(xiàn)象，有效降低圍巖應力。
文檔編號E21D11/00GK202140098SQ201120260339
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月22日 優(yōu)先權日2011年7月22日
發(fā)明者劉國雄, 唐達昆, 張旭東, 王更峰, 王鵬, 胡小銀, 賽鐵兵 申請人:中鐵十一局集團有限公司