[发明专利]一种多种填充物的分仓式衬砌卸压支护结构及方法

说明书

本发明提供了一种多种填充物的分仓式衬砌卸压支护结构及施工方法，它包括完整围岩，所述完整围岩之间夹杂有围岩塑性区，所述完整围岩和围岩塑性区的内侧壁设置有二衬，并在两者之间设置有间隙；所述间隙内部靠近完整围岩和围岩塑性区的内侧壁上设置有碎屑物仓体，所述碎屑物仓体内部设置有流质碎屑层，所述碎屑物仓体和二衬之间的间隙设置有陶粒仓体和充水胎体。根据隧洞不同位置的受力情况和岩体变形，用装有不同填充物的仓体按如上下、左右、前后等堆叠方式进行支护，在支撑了围岩的同时，若发生岩体变形便可利用仓体内填充物的流动性进行压力卸载，最大限度地结合并利用了不同材料的优势。

技术领域

本发明主要针对隧洞的衬砌支护和变形卸压及施工方法，实现在支护隧洞的同时可以根据隧洞不同位置的受力情况和岩体变形进行安全经济地卸压，适用于各类隧洞和渠道等需支护的结构。

背景技术

传统的衬砌是在隧道洞身周边用钢筋混凝土等材料修建的永久性支护结构。为了防止围岩变形会坍塌，通常采用喷涂混凝土和钢筋支护的措施，一旦岩体发生变形，力便传递到洞壁，增加洞壁破坏的风险，若有细微的破坏便可能造成巨大的损失和危险，且钢筋等材料价格较高，大规模采用钢筋支护要投入更多的成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多种填充物的分仓式衬砌卸压支护结构及施工方法，该结构主要针对隧洞的衬砌支护和变形卸压，根据隧洞不同位置的受力情况和岩体变形，用装有不同填充物的仓体按如上下、左右、前后等堆叠方式进行支护，在支撑了围岩的同时，若发生岩体变形便可利用仓体内填充物的流动性进行压力卸载，最大限度地结合并利用了不同材料的优势，即使部分仓体破坏也不影响整体效果，填充物充满仓体间的缝隙又可加强衬砌的支护效果，既提高了安全系数又缩小了投入成本。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种多种填充物的分仓式衬砌卸压支护结构，它包括完整围岩，所述完整围岩之间夹杂有围岩塑性区，所述完整围岩和围岩塑性区的内侧壁设置有二衬，并在两者之间设置有间隙；所述间隙内部靠近完整围岩和围岩塑性区的内侧壁上设置有碎屑物仓体，所述碎屑物仓体内部设置有流质碎屑层，所述碎屑物仓体和二衬之间的间隙设置有陶粒仓体和充水胎体。

所述碎屑物仓体包括包裹袋，所述包裹袋采用柔性囊体缝制而成密闭的包裹袋；所述包裹袋的外部套装有土工布袋，所述包裹袋内部填充有由隧洞开挖产生的废弃流质碎屑物。

所述充水胎体采用柔性的橡胶胎体制成，所述橡胶胎体内部填充胎体内流体，所述充水胎体的一端连接有自动卸压阀，另一端安装有压强表。

所述充水胎体的表层套有一层胎体保护层，所述充水胎体上连接有排水管。

所述完整围岩和围岩塑性区与二衬的间隙之间设置有预留变形腔体，所述预留变形腔体内设置有若干个流质包裹物仓体，并形成一层流质缓冲层。

所述每个包裹物仓体周边二衬结构上每距一段距离开设卸压/注浆孔/排水管。

所述二衬和流质缓冲层之间设置有多个压力传感器。

任意一项所述多种填充物的分仓式衬砌卸压支护结构的施工方法，它包括以下步骤：

Step1：材料准备：准备压力传感器、自动卸压阀、压强表、橡胶胎体、钢拱架、废弃流质碎屑物、陶粒和胎体内流体；

Step2：制作填充包裹：将所选废弃流质碎屑物装入柔性包裹袋中，并在外包裹土工布袋，完成碎屑物仓体；在充水胎体外包上一层胎体保护层，从胎体流体输入口处充入填充胎体内流体，并保证气密性良好；将充水胎体与自动卸压阀和排水管连接后，设定好自动卸压阀的阈值，往橡胶胎体中注水完成充水胎体；将所选陶粒装进土工布袋中扎牢，完成陶粒仓体；

Step3：根据岩体性质，进行数值模拟确定围岩长期蠕变变形量，对其进行围岩开挖卸荷后隧洞受力模拟分析，得到隧道开挖后围岩塑性区和完整围岩分布情况，确定每个仓体的安装位置；