[发明专利]膨胀土基质层隧道防坍塌加强支撑结构

说明书

本发明提供了一种膨胀土基质层隧道防坍塌加强支撑结构,属于隧道防灾建设领域，包括膨胀土隧道基质层、外层支撑固定连接顶部拱架板、内层支撑固定连接底部拱架板、外圈弧形节段加强连接隔板、内圈弧形节段加强连接隔板、外层耗能减震软管结构、外层软管内置腔体、中层耗能减震软管结构、中层软管内置腔体、内层耗能减震软管结构、内层软管内置腔体、混合填充层、承载底部支撑稳固装置、封板、预支锚件，膨胀土隧道基质层的内侧上方设置外层支撑固定连接顶部拱架板，本发明的有益效果是具有足够支撑强度和抗震能力，能承受膨胀土基质层较大变形起到抗震支撑和消除震动效应作用，能控制隧道崩塌危险和减少震动反应。

技术领域

本发明属于隧道防灾建设领域，特别是涉及一种膨胀土基质层隧道防坍塌加强支撑结构。

背景技术

膨胀土(expansive soil)亦称“胀缩性土”。浸水后体积剧烈膨胀，失水后体积显著收缩的黏性土。由于土中含有较多的蒙脱石、伊利石等黏土矿物，故亲水性很强。当天然含水率较高时，浸水后的膨胀量与膨胀力均较小，而失水后的收缩量与收缩力则很大，天然孔隙比愈大时，膨胀量与膨胀力愈小，收缩量与收缩力则大些，在膨胀土中修建隧道时，由于土壤洗水后膨胀性较大，使用传统的隧道支撑装置进行支撑时，当土壤吸水膨胀时会对固定好的装置进行挤压造成装置的毁坏，易造成工程事故，特别在山岭隧道施工中，一般以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时的进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分。但在施工过程中发现，由于围岩地质情况复杂多变，在岩体破碎区域，围岩自承能力较弱，特别是在断裂破碎带区域，围岩结构极不稳定，给隧道安全造成很大影响，目前在山岭隧道施工中普遍采用复合衬砌结构，即在隧道洞室上台阶开挖完成后，及时进行初衬施工，架设钢拱架并喷射混凝土，提高围岩稳定性。但由于洞室内空间及施工台车的限制以及施工工序的影响，初衬不能及时封闭成环，而且二衬的施工往往滞后于初衬，施工间隔一般达到70m以上。在初衬封闭成环之前，钢拱架端部一般采用锁脚锚杆进行加固，但在断裂破碎带内围岩较为破碎，锁脚锚杆的加固作用有限，而且注浆需要一段时间才可发挥锚固作用，因此在工程中时常会出现初衬崩塌事故，严重影响施工进度和工程安全，有时在特殊情况如地震发生时，振动引起山岭隧道主结构体产生地震反应，有可能造成主体结构在强震中破坏，因此最大限度控制损失、增加安全系数和减少结构震动反应是山岭隧道建筑结构等系列工程当前需要解决的问题，这些不利因素对隧道洞口的施工安全提出了较大的挑战，由于土壤吸水膨胀时会对固定好的装置进行挤压造成装置的毁坏，特别是在膨胀土中修建隧道时，使用传统的隧道支撑装置进行支撑时易造成工程事故，再加上围岩变形难控制，因此如何设计好在膨胀土中修建隧道时用于防止坍塌的装置极为重要。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明提供一种膨胀土基质层隧道防坍塌加强支撑结构，克服了特殊膨胀土隧道基质层浸水后容易发生体积剧烈膨胀易造成隧道崩塌工程事故危险，具有足够支撑强度和抗震能力，能承受膨胀土基质层较大变形起到抗震支撑和消除震动效应作用，能控制隧道崩塌危险和减少震动反应。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种膨胀土基质层隧道防坍塌加强支撑结构，包括膨胀土隧道基质层、外层支撑固定连接顶部拱架板、内层支撑固定连接底部拱架板、外圈弧形节段加强连接隔板、内圈弧形节段加强连接隔板、外层耗能减震软管结构、外层软管内置腔体、中层耗能减震软管结构、中层软管内置腔体、内层耗能减震软管结构、内层软管内置腔体、混合填充层、承载底部支撑稳固装置、封板、预支锚件，膨胀土基质层隧道防坍塌加强支撑结构的最外层为膨胀土隧道基质层，膨胀土隧道基质层的内侧上方设置外层支撑固定连接顶部拱架板，外层支撑固定连接顶部拱架板的内侧设置外圈弧形节段加强连接隔板，外圈弧形节段加强连接隔板的内侧设置内圈弧形节段加强连接隔板，内圈弧形节段加强连接隔板的内侧设置内层支撑固定连接底部拱架板；