一種用于tbm施工軟巖大變形隧洞的復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)

技術(shù)領(lǐng)域

1.本實用新型涉及一種隧洞的支護(hù)結(jié)構(gòu)，尤其是一種用于tbm(巖石掘進(jìn)機(jī))施工軟巖大變形隧洞的復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

2.軟巖大變形問題是隧洞支護(hù)設(shè)計的難點問題，尤其是tbm(巖石掘進(jìn)機(jī))施工的軟巖大變形隧洞，圍巖大變形帶來的形變壓力往往較大，直接影響隧洞管片支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和配筋量，加大工程投資；同時不均勻的形變壓力還會導(dǎo)致隧洞管片結(jié)構(gòu)發(fā)生開裂和形成錯臺，進(jìn)而影響洞室安全。為抵抗軟巖大變形帶來的圍巖形變壓力，確保洞室穩(wěn)定，通常采取的措施是增加管片厚度和強(qiáng)度，提高管片配筋量，特殊情況下采取在管片內(nèi)側(cè)增加環(huán)向和橫向鋼支撐的措施，但這些措施均存在一定的缺點：

3.①

增加管片厚度和強(qiáng)度、提高管片配筋量可提高支護(hù)結(jié)構(gòu)抗力，相應(yīng)地也直接增加工程投資；另外剛性管片對于不均勻形變壓力適應(yīng)性較差，可能存在局部受力較小部位的支護(hù)結(jié)構(gòu)浪費以及局部應(yīng)力集中部位的破壞現(xiàn)象。

4.②

在管片內(nèi)側(cè)增加環(huán)向和橫向鋼支撐對提高支護(hù)抗力，保持洞室穩(wěn)定有較為明顯的作用，但會侵占洞內(nèi)空間，對施工造成干擾，同時影響永久運行期工程的規(guī)模和效益的發(fā)揮。

5.因此，亟需一種兼顧經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性和可靠性的支護(hù)結(jié)構(gòu)來解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

6.本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種經(jīng)濟(jì)可靠的適用于tbm施工軟巖大變形隧洞的復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)。

7.為了解決上述問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案是：一種用于tbm施工軟巖大變形隧洞的復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)由內(nèi)層的預(yù)制混凝土管片襯砌層、中間的柔性泡沫板層以及外層的豆礫石塑性砂漿結(jié)石層組成，柔性泡沫板層粘貼于預(yù)制混凝土管片襯砌層上，豆礫石塑性砂漿結(jié)石層為通過預(yù)制混凝土管片上的預(yù)留孔向預(yù)制混凝土管片襯砌層及柔性泡沫板層外側(cè)吹填豆礫石和灌注塑性水泥砂漿形成的結(jié)構(gòu)層。

8.所述預(yù)制混凝土管片襯砌層是通過洞外運入的預(yù)制混凝土管片在洞內(nèi)拼裝而成，預(yù)制混凝土管片的外側(cè)粘貼柔性泡沫板。

9.所述柔性泡沫板為聚乙烯板、聚氨酯板或泡沫鋁板，厚度為3～10cm，密度70～500kg/m3，彈性模量100～1000mpa，抗壓強(qiáng)度0.5～5mpa，可壓縮率30％～70％。

10.所述豆礫石塑性砂漿結(jié)石層變形模量200～1000mpa，抗壓強(qiáng)度1～5mpa，極限應(yīng)變3％～15％。

11.本實用新型的有益效果：解決了tbm施工軟巖大變形隧洞因較大形變壓力需要大幅增加管片厚度、強(qiáng)度和配筋量的問題，同時解決了預(yù)制混凝土管片襯砌承受不均勻圍巖形變壓力帶來的管片局部應(yīng)力集中開裂以及發(fā)生錯臺的問題，改善了預(yù)制混凝土管片襯砌

結(jié)構(gòu)整體受力條件，提高了襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和洞室的安全性。本實用新型具有制備簡單，施工快速簡便，適應(yīng)性強(qiáng)的特性；同時本實用新型巧妙利用了柔性泡沫板和塑性砂漿結(jié)石具有一定的抗壓強(qiáng)度和良好的變形性能的特性，可有效減少圍巖形變壓力，改善預(yù)制混凝土管片襯砌上的應(yīng)力集中，充分發(fā)揮環(huán)形管片襯砌抵抗均勻外壓能力強(qiáng)的特性，經(jīng)濟(jì)性好，適應(yīng)性和可靠性強(qiáng)。

附圖說明

12.圖1是本實用新型用于tbm施工軟巖大變形隧洞的復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)的示意圖。

13.圖2是本實用新型中外側(cè)粘貼柔性泡沫板的預(yù)制混凝土管片的立體圖。

具體實施方式

14.下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述；顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例，基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。

15.如圖1、2所示，本實用新型的用于tbm施工軟巖大變形隧洞的復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)由內(nèi)層的預(yù)制混凝土管片襯砌層1、中間的柔性泡沫板層2以及外層的豆礫石塑性砂漿結(jié)石層3組成，柔性泡沫板層2粘貼于預(yù)制混凝土管片襯砌層1上，豆礫石塑性砂漿結(jié)石層3為通過預(yù)制混凝土管片上的預(yù)留孔向預(yù)制混凝土管片襯砌層1及柔性泡沫板層2外側(cè)吹填豆礫石和灌注塑性水泥砂漿形成的結(jié)構(gòu)層。

16.所述預(yù)制混凝土管片襯砌層1是通過洞外運入的預(yù)制混凝土管片11在洞內(nèi)拼裝而成，預(yù)制混凝土管片11的外側(cè)粘貼柔性泡沫板21。

17.所述柔性泡沫板21為聚乙烯板、聚氨酯板或泡沫鋁板，厚度為3～10cm，密度70～500kg/m3，彈性模量100～1000mpa，抗壓強(qiáng)度0.5～5mpa，可壓縮率30％～70％。

18.所述豆礫石塑性砂漿結(jié)石層3變形模量200～1000mpa，抗壓強(qiáng)度1～5mpa，極限應(yīng)變3％～15％。

19.具體地說，本實用新型的用于tbm施工軟巖大變形隧洞的復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，在洞外預(yù)制鋼筋混凝土管片11，將成品高分子柔性泡沫板21通過粘合劑粘貼于預(yù)制混凝土管片11外側(cè)，運輸進(jìn)洞后通過tbm設(shè)備自帶的管片安裝器將兩者結(jié)合體拼裝成環(huán)形，然后通過預(yù)留孔向柔性泡沫板層2外側(cè)吹填豆礫石和灌注塑性水泥砂漿形成豆礫石塑性砂漿結(jié)石層3，從而形成“外柔內(nèi)剛”的三層復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)。塑性砂漿結(jié)石層和柔性泡沫板層具有一定的抗壓強(qiáng)度和良好的壓縮變形性能，可有效減少圍巖形變壓力，改善預(yù)制混凝土管片襯砌上的應(yīng)力集中，改善管片襯砌受力條件，充分發(fā)揮環(huán)形預(yù)制混凝土管片襯砌抵抗均勻外壓能力強(qiáng)的特性，經(jīng)濟(jì)性好，適應(yīng)性和可靠性強(qiáng)。

20.所述豆礫石塑性砂漿結(jié)石層3與tbm開挖后形成的圍巖面直接接觸，通過自身壓縮釋放圍巖變形的同時傳導(dǎo)圍巖形變壓力。

21.所述預(yù)制混凝土管片襯砌通過洞外運入的預(yù)制混凝土管片在洞內(nèi)拼裝而成，管片具有厚度薄，強(qiáng)度高的特性。柔性泡沫板由高分子泡沫塑料制備而成，質(zhì)輕、易加工，可在廠內(nèi)制備，運輸方便；同時具有優(yōu)良的粘合性、彈性、伸長率、壓縮性、緩沖性、化學(xué)穩(wěn)定性以及

一定的抗壓強(qiáng)度。豆礫石塑性砂漿結(jié)石通過預(yù)留孔向柔性泡沫板外側(cè)吹填豆礫石和灌注塑性水泥砂漿形成，施工工藝簡單，操作方便；同時具有優(yōu)良的變形性能和一定的抗壓強(qiáng)度。

22.以上所述的實施例僅用于說明本實用新型的技術(shù)思想及特點，其目的在于使本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員能夠理解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，不能僅以本實施例來限定本實用新型的專利范圍，即凡本實用新型所揭示的精神所作的同等變化或修飾，仍落在本實用新型的專利范圍內(nèi)。

技術(shù)特征：

1.一種用于tbm施工軟巖大變形隧洞的復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于，復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)由內(nèi)層的預(yù)制混凝土管片襯砌層(1)、中間的柔性泡沫板層(2)以及外層的豆礫石塑性砂漿結(jié)石層(3)組成，柔性泡沫板層(2)粘貼于預(yù)制混凝土管片襯砌層(1)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于tbm施工軟巖大變形隧洞的復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述預(yù)制混凝土管片襯砌層(1)是通過洞外運入的預(yù)制混凝土管片(11)在洞內(nèi)拼裝而成，預(yù)制混凝土管片(11)的外側(cè)粘貼柔性泡沫板(21)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于tbm施工軟巖大變形隧洞的復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述柔性泡沫板(21)為聚乙烯板、聚氨酯板或泡沫鋁板，厚度為3～10cm，密度70～500kg/m3，彈性模量100～1000mpa，抗壓強(qiáng)度0.5～5mpa，可壓縮率30％～70％。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于tbm施工軟巖大變形隧洞的復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述豆礫石塑性砂漿結(jié)石層(3)變形模量200～1000mpa，抗壓強(qiáng)度1～5mpa，極限應(yīng)變3％～15％。

技術(shù)總結(jié)

本實用新型公開了一種用于TBM施工軟巖大變形隧洞的復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)由內(nèi)層的預(yù)制混凝土管片襯砌層、中間的柔性泡沫板層以及外層的豆礫石塑性砂漿結(jié)石層組成，柔性泡沫板層粘貼于預(yù)制混凝土管片襯砌層上，豆礫石塑性砂漿結(jié)石層為通過預(yù)制混凝土管片上的預(yù)留孔向預(yù)制混凝土管片襯砌層及柔性泡沫板層外側(cè)吹填豆礫石和灌注塑性水泥砂漿形成的結(jié)構(gòu)層。解決了TBM施工軟巖大變形隧洞因較大形變壓力需要大幅增加管片厚度、強(qiáng)度和配筋量的問題，同時解決了預(yù)制混凝土管片襯砌承受不均勻圍巖形變壓力帶來的管片局部應(yīng)力集中開裂以及發(fā)生錯臺的問題，改善了預(yù)制混凝土管片襯砌結(jié)構(gòu)整體受力條件，提高了襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和洞室的安全性。和洞室的安全性。和洞室的安全性。

技術(shù)研發(fā)人員：池建軍 隋世軍 楊凡 孫強(qiáng) 張嘉琦 姚燁 閆玉亮 張立洪 王漢明 孫毅

受保護(hù)的技術(shù)使用者：中水北方勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.03.16

技術(shù)公布日：2021/11/16