[发明专利]适用于大变形隧道的初支体系及其施工方法

说明书

本发明涉及公路隧道、铁路隧道隧道围岩支护领域，尤其是适用于大变形隧道的初支体系及其施工方法，其特征在于：所述隧道初支上均匀开设有若干安装槽，所述安装槽内分别安装有传力装置，所述传力装置分别与所述隧道初支连接固定，所述传力装置中设置有至少一个传力元件，所述传力元件可压缩变形产生变形应力并通过传力装置传递至所述隧道初支。本发明的优点是：可以适量地卸除衬砌内部可能形成的过大的形变应力，避免了当前软岩大变形隧道中普遍存在的初衬钢架扭曲、喷射或浇筑混凝土开裂、剥落、侵限等危险事故，保证大变形隧道的稳定及安全。

技术领域

本发明涉及公路隧道、铁路隧道隧道围岩支护领域，尤其是适用于大变形隧道的初支体系及其施工方法。

背景技术

各种软弱破碎岩层中的深埋铁路、公路隧道中，大变形现象比较常见，针对隧道大变形，目前流行的控制方法是及早封闭隧道初支成环并增强初支衬砌抵御围岩压力、减小隧道变形量。但是，该思路在实际应用中收效甚微，大变形隧道经常发生初支钢架扭曲、喷射或浇筑混凝土开裂、剥落、初次衬砌严重侵限、隧道坍塌等，引发重大工程事故。因而需要采用适宜的措施控制软弱破碎岩层中深埋隧道大变形。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了适用于大变形隧道的初支体系及其施工方法，能够自适应高地应力和软岩隧道中较大的变形，及时对隧道围岩提供一定程度的支撑力，同时又允许围岩发生较大范围的变形，有效地保护隧道初支，防止隧道初支破坏、隧道失稳，降低隧道开挖施工的风险和费用。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种适用于大变形隧道的初支体系，包括隧道初支，其特征在于：所述隧道初支上均匀开设有若干安装槽，所述安装槽内分别安装有传力装置，所述传力装置分别与所述隧道初支连接固定，所述传力装置中设置有至少一个传力元件，所述传力元件可压缩变形产生变形应力并通过传力装置传递至所述隧道初支。

所述传力装置包括上、下部定位板，所述上、下部定位板之间设置有所述传力元件，所述传力元件至少包括可移动板和压缩变形件，所述可移动板的顶端与所述上部定位板连接固定，所述压缩变形件的底端与所述下部定位板连接固定，所述可移动板的底端抵触于所述压缩变形件的顶端表面；由所述可移动板和所述压缩变形件所构成的传力元件可压缩变形产生变形应力并通过所述上、下部定位板传递至所述隧道初支。

所述压缩变形件的两侧分别设置有限位板，所述限位板固定连接在所述下部定位板上，所述压缩变形件的压缩变形空间限位于所述限位板之间；所述限位板之间通过连接件配合连接形成一体。

所述传力装置中设置有至少两个传力元件，所述传力元件之间的间满足于：，其中为所述压缩变形件的屈服强度；为所述压缩变形件的截面积；为所述隧道初支中喷射混凝土的轴心抗压强度；为所述隧道初支中喷射混凝土的厚度。

一种涉及上述的适用于大变形隧道的初支体系的施工方法，其特征在于：所述施工方法至少包括以下步骤：施工隧道初支；在所述隧道初支上施工安装槽；在所述安装槽内安装所述传力装置，并使所述传力装置与所述隧道初支连接固定。

所述在所述隧道初支上施工安装槽是通过在所述隧道初支施工完成后再在所述隧道初支上切割成型，或者在所述隧道初支施工时预埋占位件，再在所述隧道初支施工完成后取出所述占位件成型。

所述传力装置的安装数量满足于，其中n为所述隧道初支的每环衬砌所安装的传力装置的数量，x为每个所述传力装置的轴向压缩变形量，为所述隧道初支的径向位移增量。