[发明专利]一种可实现动态补强的隧道装配式支护结构及其施工方法

说明书

本发明公开了一种可实现动态补强的隧道装配式支护结构及其施工方法，支护结构包括初期支护结构和补强结构；初期支护结构中的预制波纹板四面带有法兰盘，加强肋板在法兰盘与预制波纹板间，充填层填充于隧道围岩与波纹板间；补强结构根据受力特点不同分为适用于对隧道某个横断面补强的钢管核心混凝土结构、适用于对隧道一定长度范围补强的叠扣波纹板内衬结构，以及适用于当叠扣波纹板内衬结构不足以满足支护强度需求时的叠扣波纹板核心混凝土结构；初期支护结构与补强结构形成了复合受力结构。该结构及其施工方法能够满足不同围岩应力水平下的支护需求，可实现支护结构动态补强，同时具有安全性高、施工快速、绿色环保和工程造价低的优点。

技术领域

本发明涉及隧道支护领域，具体为一种可实现动态补强的隧道装配式支护结构及其施工方法。

背景技术

山岭隧道或城市地铁隧道仍多采用矿山法进行施工，该方法采用钢格栅和喷射混凝土作为隧道初期支护结构，喷射混凝土施工具有环境污染重、工序复杂和施工效率低等问题。为解决上述问题，现有技术也有采用装配式波纹板作为隧道初期支护结构的施工方法(CN 108397215 A，CN 209586398 U，CN 107780949 A)。但这些现有施工方法在高应力围岩或膨胀性围岩地区会由于围岩荷载过大而将初期支护结构压垮失效。此外，由于围岩分布具有不均匀性，导致在整条线路的不同位置的围岩压力不同，如果按照最大荷载采用统一的高强度初支结构会造成材料的浪费，但如果采用较低强度的初支结构又会造成结构压垮失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可实现动态补强的隧道装配式支护结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

一种可实现动态补强的隧道装配式支护结构，支护结构包括初期支护结构和补强结构；

所述初期支护结构由预制钢结构和充填层构成；

所述预制钢结构包括预制波纹板、法兰盘和加强肋板；

所述预制波纹板四面带有法兰盘，且法兰盘上带有螺栓孔，用于波纹板结构相互之间连接固定；

加强肋板设置在法兰盘与预制波纹板间；

波纹板结构上预留有可连接补强结构的预留孔；

所述充填层填充于隧道围岩与波纹板结构之间；

所述补强结构用于提高波纹板结构的承载能力，根据不同的补强受力特点可分为钢管核心混凝土结构、叠扣波纹板内衬结构、叠扣波纹板核心混凝土结构；

所述钢管核心混凝土结构包括钢管、混凝土和抱箍，将钢管与预制波纹板结构件通过抱箍进行固定，通过钢管上预留孔再注入混凝土的方式形成钢管核心混凝土结构，适用于对隧道某个横断面的补强，称为断面补强法；

叠扣波纹板内衬结构包括内衬波纹板，且内衬波纹板上设有与预制波纹板对称的预留孔，通过螺栓将内衬波纹板和预制波纹板连接固定的方式形成区域补强，适用于对一定长度范围的隧道支护结构进行补强，称为区域补强法，叠扣波纹板内衬结构可以补强的范围更大；

叠扣波纹板核心混凝土结构是在叠扣波纹板内衬结构中内衬波纹板与预制波纹板的空间内根据设计强度需求选择性充填混凝土而形成的，所述选择性充填指可以连续充填或者间隔充填内衬波纹板与预制波纹板的空间，适用于当叠扣波纹板内衬结构不足以满足支护强度需求时，称为复合补强法；

所述初期支护结构与补强结构形成了复合受力结构；

所述的一种可实现动态补强的隧道装配式支护结构，其优选方案为所述充填层采用水泥砂浆、混凝土或高分子聚合物材料。

所述的一种可实现动态补强的隧道装配式支护结构，其优选方案为所述补强结构可拆卸，重复利用。

所述的一种可实现动态补强的隧道装配式支护结构，其优选方案为所述预留孔也可用作注浆孔使用。