[实用新型]一种适用于大变形软岩隧道的自适应复合衬砌结构

说明书

本实用新型涉及一种适用于大变形软岩隧道的自适应复合衬砌结构，用于及时控制软岩大变形隧道围岩变形，实现对软岩大变形隧道的自适应支护，该自适应复合衬砌结构由由外向内依次设置的早强初期支护结构层和二次衬砌层构成，所述的早强初期支护结构层由一体喷射成型的外层和内层构成，在外层和内层之间设有让压自适应子结构。与现有技术相比，本实用新型具有早期支护强度高、能够自适应围岩的变形、安全冗余度高、适用性广等优点。

技术领域

本实用新型涉及隧道衬砌结构领域，尤其是涉及一种适用于大变形软岩隧道的自适应复合衬砌结构。

背景技术

公路隧道多位于山区且埋于地下，修建过程中不可避免地会遇到各种各样的复杂环境和不良地质，高地应力软弱围岩大变形就是其中之一。在我国西部山区就分布有大范围的软岩地层。山岭隧道建设中，经常会遇到原岩应力水平高、围岩软弱破碎等复杂地质条件，隧道开挖后围岩变形量大且持续时间较长，导致支护结构受力持续增加，往往超过围岩、衬砌承载极限，经常发生初砌开裂、围岩变形侵入隧道净空，严重者甚至产生塌方等重大工程灾害，对软岩隧道设计和施工提出了重大挑战。如南昆线家竹箐隧道、乌鞘岭隧道和甘肃木寨岭隧道等，以及正在规划建设中的川藏铁路，在设计和施工中均遇到了很大困难。

软岩大变形隧道的传统支护理论为及早强支护，及早强支护理论有两层含义：一是隧道开挖后及早施作支护结构；二是加大支护结构刚度，如采用加厚的喷射混凝土、间距更密的高强度钢拱架及较厚的二次衬砌等。这种支护措施虽在一定程度上抑制了围岩变形，控制了松动圈范围，预防了隧道坍塌，但当围岩性质较差时，在双层衬砌结构施工结束之后，围岩随着隧道开挖过程中应力的逐步释放，岩体的持续流变以及遇水后表现出的膨胀等特征，由此而诱发过大的围岩压力，最终造成支护结构处于极高的受力状态，进而导致内、外层衬砌发生收敛变形，甚至发生开裂，严重降低隧道的耐久性及防水性等，影响隧道的正常使用。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用于大变形软岩隧道的自适应复合衬砌结构。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种适用于大变形软岩隧道的自适应复合衬砌结构，用于及时控制软岩大变形隧道围岩变形，实现对软岩大变形隧道的自适应支护，该自适应复合衬砌结构由由外向内依次设置的早强初期支护结构层和二次衬砌层构成，所述的早强初期支护结构层由一体喷射成型的外层和内层构成，在外层和内层之间设有让压自适应子结构。

所述的外层沿隧道轴线延伸方向交替设置且相互平行的多条长恒阻大变形锚杆带和短恒阻大变形锚杆带，并且每条长恒阻大变形锚杆带和短恒阻大变形锚杆带在隧道底面的投影线分别与隧道轴线垂直。

每条长恒阻大变形锚杆带内等间距的分布设置有多个长恒阻大变形锚杆，每条短恒阻大变形锚杆带内等间距的分布设置有多个短恒阻大变形锚杆，并且每3-5个短恒阻大变形锚杆通过W型钢带串联固定。

所述的让压自适应子结构包括泡沫混凝土预制件以及多榀沿隧道轴线方向等距且相互平行设置的钢拱架，每榀钢拱架由多段工字钢以及多个连接相邻两段工字钢的滑移节点构成，并且，所述的泡沫混凝土预制件设置在内层内且位置与每榀钢拱架的滑移节点所在外置相对应，每个泡沫混凝土预制件设置方向与隧道轴线平行。

所述的滑移节点为一由槽钢和钢板通过施加预紧力的高强螺栓紧固形成工字型内腔的套筒结构，相邻两段工字钢的端部分别插入滑移节点中，并且能够在工字型内腔中滑动调节间距。

所述的长恒阻大变形锚杆与短恒阻大变形锚杆结构相同，均有由锚固端、杆体、恒阻套筒、恒阻体和锁具构成，其锚固端进行预应力张拉锚固在隧道周围岩体内，自由端锚固在早强初期支护结构层的外层中，并且通过钢筋网焊接。

所述的二次衬砌层外表面与早强初期支护结构层的内层之间还设有多个沿周向等距布置的PVC管，每个PVC管的布置方向与隧道轴线平行。