本發(fā)明專利涉及隧道支護(hù)系統(tǒng)，特別涉及一種適用于既有隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)快速修復(fù)及大變形隧道初期支護(hù)的新型柔性支護(hù)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隧道的開挖將引起圍巖應(yīng)力重分布和圍巖變形，隧道支護(hù)后，圍巖應(yīng)力發(fā)生二次重分布，支護(hù)結(jié)構(gòu)將承受一定的圍巖壓力，并與圍巖一起發(fā)生位移。支護(hù)結(jié)構(gòu)承受的圍巖壓力及位移不僅與地層條件有關(guān)，也有支護(hù)結(jié)構(gòu)的性能有關(guān)。在活性斷層、膨脹性和擠壓性地層以及高地應(yīng)力軟巖地區(qū)，由于巖層地質(zhì)條件差，圍巖自穩(wěn)能力弱，隧道開挖后，圍巖將發(fā)生較大的變形，工程經(jīng)驗(yàn)表明采用常規(guī)剛性支護(hù)往往不能有效控制隧道周邊位移，由于剛性支護(hù)無法發(fā)揮支護(hù)整體剛度，從而導(dǎo)致局部鋼架的屈曲和破壞。

目前常用于既有隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)修復(fù)的措施有噴射混凝土、剛性鋼架支護(hù)、模筑襯砌及錨桿支護(hù)。上述既有措施存在以下問題：采用噴射混凝土修復(fù)，一段時(shí)間后容易出現(xiàn)混凝土剝落，影響隧道的通行安全；噴射混凝土、模筑襯砌以及錨桿的施工過程繁瑣，施工時(shí)間長，效果有限且成本較高，同時(shí)對(duì)隧道運(yùn)營的影響也較大；剛性鋼架雖然具有拼裝速度快，宜于安全的特點(diǎn)，但是鋼架自身抗變形能力較弱，較大外部荷載下鋼材本身易發(fā)生屈服，且由于隧道結(jié)構(gòu)面的不平整，鋼架在工廠預(yù)制時(shí)無法保證與圍巖面或既有結(jié)構(gòu)面密貼，從而無法整體受力，往往由于接觸不均勻，作用于鋼架的集中荷載，使鋼架結(jié)構(gòu)局部產(chǎn)生屈曲，進(jìn)而整體結(jié)構(gòu)喪失承載力，故其對(duì)持續(xù)變形既有隧道結(jié)構(gòu)的支護(hù)能力有限。因此，如何利用鋼架快速安裝優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，使其具備承受較大變形的能力，同時(shí)保證結(jié)構(gòu)在承載荷載期間整體剛度不變，是解決持續(xù)既有隧道結(jié)構(gòu)快速修復(fù)問題的關(guān)鍵問題。

同樣，在活性斷層、膨脹性和擠壓性地層以及高地應(yīng)力軟巖地區(qū)，隧道開挖后圍巖將向洞內(nèi)凈空發(fā)生持續(xù)的大變形。為了控制圍巖發(fā)生過大變形，目前施工中常采取噴射混凝土、超長錨桿、鋼拱架、超前支護(hù)(超前錨桿、超前小導(dǎo)管及超前管棚)、注漿加固等支護(hù)措施綜合治理。注漿與超前支護(hù)的作用在于改善圍巖力學(xué)性能，增強(qiáng)圍巖的自穩(wěn)能力；噴射混凝土、超長錨桿作為柔性支護(hù)，可以一定程度地限制圍巖向洞內(nèi)變形侵入，而鋼拱架作為剛性支護(hù)，可提供剛性支撐和主動(dòng)支護(hù)力，進(jìn)一步限制圍巖變形。以上措施在一些工程中的應(yīng)用取得了較好的效果。然而，在大變形現(xiàn)象非常嚴(yán)重的地段，鋼拱架在較大圍巖形變壓力下發(fā)生屈服，承載力大幅度下降，此時(shí)鋼拱架無法提供剛性支撐以控制圍巖的變形。因此，如何使鋼架在較大圍巖荷載下具備一定的變形能力以釋放部分荷載，同時(shí)保證鋼架的整體剛度，確保不會(huì)發(fā)生鋼架局部屈曲失穩(wěn)，是圍巖大變形控制措施的關(guān)鍵因素。

發(fā)明專利內(nèi)容

本發(fā)明專利所要解決的技術(shù)問題是提供一種適用于隧道快速修復(fù)及大變形隧道的柔性支護(hù)系統(tǒng)，以在保持支護(hù)系統(tǒng)整體剛度的同時(shí)，使之具備抵抗較大變形的能力，且具有安裝快速、安全、承載力高及可變形范圍大的特點(diǎn)。

本發(fā)明專利解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的一種適用于隧道快速修復(fù)及大變形隧道的柔性支護(hù)系統(tǒng)，其特征是它包括：鋼架，架設(shè)于噴射混凝土層或者襯砌結(jié)構(gòu)之外，橫截面呈U型，其開口端朝向噴射混凝土層或者襯砌結(jié)構(gòu)表面；灌漿織物軟管，設(shè)置于鋼架開口端與噴射混凝土層或者襯砌結(jié)構(gòu)之間，其內(nèi)灌注漿料使灌漿織物軟管密實(shí)填充噴射混凝土層或者襯砌結(jié)構(gòu)與鋼架之間的空隙；鋼筋網(wǎng)，掛設(shè)于噴射混凝土層或者襯砌結(jié)構(gòu)表面外。

本發(fā)明的有益效果是，該支護(hù)系統(tǒng)不僅能提供快速的剛性支撐和主動(dòng)支護(hù)力，而且當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)承受的荷載較大時(shí)，調(diào)節(jié)鋼架與拱部鋼架及拱墻鋼架在連接位置發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，從而可以通過預(yù)設(shè)計(jì)的變形釋放部分應(yīng)力，同時(shí)避免了鋼材本身屈服而導(dǎo)致支護(hù)系統(tǒng)承載力大幅度下降；灌漿織物軟管使鋼架與襯砌之間接觸密實(shí)以便于荷載的迅速轉(zhuǎn)移，并使鋼架受力更加均勻以避免局部應(yīng)力過大而屈曲，同時(shí)防止U型鋼架沿隧道縱向發(fā)生滑移；支護(hù)系統(tǒng)主要由預(yù)制鋼構(gòu)件組裝而成，具有安裝快速、安全、承載力高及可變形范圍大等特點(diǎn)。

附圖說明

本說明書包括如下六幅附圖：

圖1是本發(fā)明一種適用于隧道快速修復(fù)及大變形隧道的柔性支護(hù)系統(tǒng)的斷面圖，適用于既有隧道修復(fù)；

圖2是本發(fā)明一種適用于隧道快速修復(fù)及大變形隧道的柔性支護(hù)系統(tǒng)的局部剖視圖；

圖3是本發(fā)明一種適用于隧道快速修復(fù)及大變形隧道的柔性支護(hù)系統(tǒng)中鋼架構(gòu)成方式示意圖，適用于既有隧道修復(fù)；

圖4是本發(fā)明一種適用于隧道快速修復(fù)及大變形隧道的柔性支護(hù)系統(tǒng)中調(diào)節(jié)鋼架節(jié)段的安裝方式示意圖；

圖5是是本發(fā)明一種適用于隧道快速修復(fù)及大變形隧道的柔性支護(hù)系統(tǒng)的斷面圖，適用于大變形隧道初期支護(hù)；

圖6是本發(fā)明一種適用于隧道快速修復(fù)及大變形隧道的柔性支護(hù)系統(tǒng)中鋼架構(gòu)成方式示意圖，適用于大變形隧道初期支護(hù)；

圖中示出構(gòu)件、部位名稱及所對(duì)應(yīng)的標(biāo)記：鋼架10，左側(cè)拱部節(jié)段11a，右側(cè)拱部節(jié)段11b，左側(cè)拱墻節(jié)段12a，右側(cè)拱墻節(jié)段12b，第一調(diào)節(jié)節(jié)段13a，第二調(diào)節(jié)節(jié)段13b，第三調(diào)節(jié)節(jié)段13c，第四調(diào)節(jié)節(jié)段13d，灌漿織物軟管20，漿料21，噴射混凝土層30，襯砌結(jié)構(gòu)31，鋼筋網(wǎng)32，內(nèi)扣板41，外扣板42，鎖緊螺栓43。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明專利進(jìn)一步說明。

參照?qǐng)D1和圖5，本發(fā)明的一種適用于隧道快速修復(fù)及大變形隧道的柔性支護(hù)系統(tǒng)包括：鋼架10，架設(shè)于噴射混凝土層30或者襯砌結(jié)構(gòu)31之外，橫截面呈U型，其開口端朝向噴射混凝土層30或者襯砌結(jié)構(gòu)31表面；灌漿織物軟管20，設(shè)置于鋼架10開口端與噴射混凝土層30或者襯砌結(jié)構(gòu)31之間，其內(nèi)灌注漿料21使灌漿織物軟管20密實(shí)填充噴射混凝土層30或者襯砌結(jié)構(gòu)31與鋼架10之間的空隙；鋼筋網(wǎng)32，掛設(shè)于噴射混凝土層30或者襯砌結(jié)構(gòu)31表面外。

參照?qǐng)D2，灌漿織物軟管20密實(shí)填充噴射混凝土層30或者襯砌結(jié)構(gòu)31與鋼架10之間的空隙，使鋼架10噴射混凝土層30或者襯砌結(jié)構(gòu)31具有充分的接觸面以便荷載的迅速轉(zhuǎn)移，并使鋼架10受力更加均勻，避免鋼架10局部應(yīng)力過大而屈曲，同時(shí)可防止鋼架10沿隧道縱向發(fā)生滑移。

參照?qǐng)D3、圖6，為方便地調(diào)整支護(hù)系統(tǒng)承載力，所述鋼架10由若干個(gè)鋼架節(jié)段和調(diào)節(jié)節(jié)段拼裝構(gòu)成，調(diào)節(jié)節(jié)段的橫截面呈U型，鋼架節(jié)段與調(diào)節(jié)節(jié)段的連接部相嵌套，并由鎖定裝置連接鎖定。通過調(diào)整鎖定裝置的預(yù)加力可以控制連接部可承受的最大滑移荷載，當(dāng)鋼架10承受的荷載超過了該荷載，連接部將產(chǎn)生相對(duì)滑移，從而通過變形釋放一部分荷載，同時(shí)避免了鋼材本身屈服而導(dǎo)致支護(hù)系統(tǒng)承載力大幅度下降。

參照?qǐng)D1、圖3，該實(shí)施例適用于既有隧道修復(fù)，所述鋼架10架設(shè)于襯砌結(jié)構(gòu)31外，鋼架節(jié)段包括左側(cè)拱部節(jié)段11a、右側(cè)拱部節(jié)段11b、左側(cè)拱墻節(jié)段12a和右側(cè)拱墻節(jié)段12b，左側(cè)拱部節(jié)段11a通過第一調(diào)節(jié)節(jié)段13a與右側(cè)拱部節(jié)段11b連接，左側(cè)拱部節(jié)段11a通過第二調(diào)節(jié)節(jié)段13b與左側(cè)拱墻節(jié)段12a連接，右側(cè)拱部節(jié)段11b通過第三調(diào)節(jié)節(jié)段13c與右側(cè)拱墻節(jié)段12b連接。

參照?qǐng)D5、圖6，該實(shí)施例適用于大變形隧道初期支護(hù)。所述鋼架10架設(shè)于噴射混凝土層30外，鋼架節(jié)段包括左側(cè)拱部節(jié)段11a、右側(cè)拱部節(jié)段11b、左側(cè)拱墻節(jié)段12a和右側(cè)拱墻節(jié)段12b，左側(cè)拱部節(jié)段11a通過第一調(diào)節(jié)節(jié)段13a與右側(cè)拱部節(jié)段11b連接，左側(cè)拱部節(jié)段11a通過第二調(diào)節(jié)節(jié)段13b與左側(cè)拱墻節(jié)段12a連接，右側(cè)拱部節(jié)段11b通過第三調(diào)節(jié)節(jié)段13c與右側(cè)拱墻節(jié)段12b連接，左側(cè)拱墻節(jié)段12a通過第四調(diào)節(jié)節(jié)段13d與右側(cè)拱墻節(jié)段12b連接，形成全環(huán)鋼架。

參照?qǐng)D4，所述鎖定裝置由內(nèi)扣板41、外扣板42，和鎖緊螺栓43構(gòu)成，內(nèi)扣板41、外扣板42的中部扣緊鋼架節(jié)段與調(diào)節(jié)節(jié)段13的連接部，并由設(shè)置于內(nèi)扣板41、外扣板42橫向兩側(cè)耳部的鎖緊螺栓43鎖緊。

以上所述只是用圖解說明本發(fā)明專利一種適用于隧道快速修復(fù)及大變形隧道的柔性支護(hù)系統(tǒng)的一些原理，并非是要將本發(fā)明專利局限在所示和所述的具體結(jié)構(gòu)和適用范圍內(nèi)，故凡是所有可能被利用的相應(yīng)修改以及等同物，均屬于本發(fā)明專利所申請(qǐng)的專利范圍。