[发明专利]一种带蜂窝吸能装置的隧道支护结构及其施工方法

权利要求书

1.一种带蜂窝吸能装置的隧道支护结构，包括初支钢拱架(1)、初支喷射混凝土层(2)和二次衬砌层(3)，其特征在于，所述初支钢拱架(1)主要由多段H型钢(11)组合而成，所述H型钢(11)组合的接头处设有蜂窝吸能装置(4)，所述初支钢拱架(1)和蜂窝吸能装置(4)设于所述初支喷射混凝土层(2)中。

2.根据权利要求1所述的带蜂窝吸能装置的隧道支护结构，其特征在于，所述蜂窝吸能装置(4)包括连接器(41)与蜂窝吸能层(42)，所述蜂窝吸能层(42)夹设于所述连接器(41)之间，所述H型钢(11)通过所述连接器(41)与蜂窝吸能装置(4)连接。

3.根据权利要求2所述的带蜂窝吸能装置的隧道支护结构，其特征在于，所述连接器(41)上设有预设螺栓(43)，所述H型钢(11)的端头部设有连接板(12)，所述连接板(12)上开设有用于与所述预设螺栓(43)相配合的螺栓孔。

4.根据权利要求2所述的带蜂窝吸能装置的隧道支护结构，其特征在于，所述蜂窝吸能层(42)包括多个蜂窝胞元，所述蜂窝胞元为中空结构，且所述蜂窝胞元的横截面呈正六边形，所述蜂窝胞元的开口朝向隧道中心。

5.根据权利要求4所述的带蜂窝吸能装置的隧道支护结构，其特征在于，所述蜂窝吸能装置(4)的最小总厚度为n×h，h由下式计算：

其中，n为蜂窝吸能装置(4)的个数，h为单个蜂窝吸能装置(4)的厚度，t为蜂窝胞元的壁厚，a为蜂窝胞元的长度，s为前期观测或预测隧道净空收敛值。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的带蜂窝吸能装置的隧道支护结构，其特征在于，所述蜂窝吸能装置(4)的长度L与相邻两个所述初支钢拱架(1)之间的间距k相等，相邻两个所述初支钢拱架(1)同一高度处的蜂窝吸能装置(4)相互连接。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的带蜂窝吸能装置的隧道支护结构，其特征在于，所述蜂窝吸能装置(4)的宽度b与所述初支喷射混凝土层(2)的厚度相等。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的带蜂窝吸能装置的隧道支护结构，其特征在于，所述隧道支护结构包括防水层(5)与锁脚锚杆(6)，所述防水层(5)位于所述初支喷射混凝土层(2)底层，所述锁脚锚杆(6)与初支钢拱架(1)相连。

9.一种带蜂窝吸能装置的隧道支护结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：采用多台阶预留核心土的方式开挖隧道，最顶部环形部分开挖完成后，施作防水层(5)，然后架设初支钢拱架(1)与锁脚锚杆(6)，架设初支钢拱架(1)时同步装设蜂窝吸能装置(4)，再喷射初支喷射混凝土层(2)；

S2：按照S1的施工方法继续向下开挖、施工，完成下一台阶的初支钢拱架(1)与初支喷射混凝土层(2)的施工；

S3：重复S2，直至所有初支钢拱架(1)与初支喷射混凝土层(2)完成施工，再完成仰拱部分施工；

S4：蜂窝吸能装置(4)在围岩应力作用下发生挤压变形，待蜂窝吸能装置(4)变形稳定后进行二次衬砌层(3)施工，即完成隧道支护结构的施工。

10.根据权利要求9所述的施工方法，其特征在于，喷射初支喷射混凝土层(2)时，所述蜂窝吸能装置(4)的蜂窝胞元开口处设有橡胶密封层(7)，待蜂窝吸能装置(4)变形稳定后移除橡胶密封层(7)，并使用喷射混凝土将蜂窝胞元填充，再进行二次衬砌层(3)施工。