[发明专利]一种预制管片隧道内围岩的加固结构

说明书

技术领域

本发明属于地下工程结构技术领域，具体涉及一种预制管片隧道内围岩的加固结构。

背景技术

某煤矿运输斜井采用TBM掘进机开挖隧道，该盾构隧道采用钢筋混凝土预制管片建造，其具体的施工设计要求如下：①位于煤层段（水平段）需要在斜井侧壁开洞（即钢筋混凝土预制管片侧向考虑满足开洞施工要求），预留开洞尺寸为高4.4m、宽为7.5m（其中钢筋混凝土管片环宽1.5m）；②要求一级防水。

但是上述的设计要求在具体施工中存在以下问题：一是煤层（开洞处）围岩破碎且稳定性较差，开洞施工围岩存在塌方危险；二是开洞尺寸较大，需要卸除5环宽度尺寸的管片，并且高度达4.4m，因此钢筋混凝土预制管片横断面极为不稳定。

为了解决围岩以及钢筋混凝土预制管片不稳定的问题，需要进行加固作业。目前通常采用注浆锚杆对隧道围岩进行加固作业，即首先在钢筋混凝土预制管片上钻孔，孔洞深入至围岩内部，之后在围岩孔洞中插入锚杆并注浆固定，以达到加固围岩和稳定管片的效果。采用此种加固结构的缺点在于未能将预制管片和围岩连成一体的承载结构体，同时直接在管片上打设锚杆而所留下的孔洞难以满足一级防水的要求，使该隧道存在渗水隐患。因此需寻求一种新型的预制管片隧道内围岩的加固结构。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种预制管片隧道内围岩的加固结构，该加固结构通过在预制管片内预埋预制模壳、按预埋预制模壳位置向围岩钻孔、设置中注浆锚杆并向围岩内部注浆，同时由注浆锚杆的压板、螺母等将预制管片、锚杆与加固后的围岩固结为一体结构，同时通过在预制模壳的端口安装可拆卸式止水装置以达到一级防水的要求。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种预制管片隧道内围岩的加固结构，涉及钢筋混凝土预制管片及围岩体，其特征在于所述加固结构包括预埋于所述钢筋混凝土预制管片中的预制模壳，所述预制模壳呈阶梯状，即由大圆柱壳体和小圆柱壳体轴向连接构成，其中所述小圆柱壳体的端口与所述围岩体之间通过锚杆连接锚定，并通过在所述锚杆内注浆扩散至围岩内将三者连成为一体形成共同承载结构；在所述预制模壳的尾端口，即所述大圆柱壳体的端口安装有可拆卸式的止水装置。 

所述大圆柱壳体端口设置有内螺纹；所述大圆柱壳体端口外壁面呈斜锥面状，以避免所述预制模壳脱离所述钢筋混凝土预制管片，所述大圆柱壳体的端口安装有可拆卸式的止水装置。

所述止水装置与所述预制模壳过盈配合，具体由内压块、薄壁压条、外压块以及螺栓构成，所述薄壁压条的上端与所述内压块相互连接，所述薄壁压条的下端固结于所述外压块中，在所述内压块中预设有内螺母，所述内压块与外压块之间通过所述螺栓与所述内螺母的配合构成螺纹连接，以控制所述内压块和外压块之间的距离；所述外压块的外缘设置有外压块橡胶止水环，所述螺栓与所述外压块之间设置有螺栓橡胶止水环。

所述薄壁压条与所述内压块之间的连接结构具体为：所述内压块外壁面下部沿周向间隔设置有若干竖向锥形槽，所述薄壁压条内壁面上部沿周向间隔设置有若干竖向锥形凸筋，所述竖向锥形凸筋的尺寸与所述竖向锥形槽一一匹配对应，以利用通过所述螺栓旋入将所述的内、外压块相向靠近，使得所述薄壁压条上的凸筋嵌入所述内压块锥形槽与所述预制模壳内壁面压紧。

所述止水装置与所述预制模壳螺纹配合连接，具体由一外壁面具有外螺纹的圆柱体构成，所述圆柱体的底部外侧缘设置有橡胶止水环，所述圆柱体的底面上设置有一扳扭，其中所述止水装置的外螺纹与所述预制模壳的内螺纹相匹配。

所述止水装置与所述预制模壳过盈配合，具体由一弹性圆柱体构成，所述弹性圆柱体的直径不大于所述预制模壳中的大圆柱壳体最小内径，在所述弹性圆柱体中心设置有一圆孔，所述圆孔中设置有螺栓组，用于压紧所述弹性圆柱体产生侧向膨胀。

本发明的优点是，钢筋混凝土预制管片、锚杆以及围岩体之间通过注浆锚固形成有效的共同承载体，确保钢筋混凝土预制管片以及围岩的稳定；设置于锚杆一端的阻水装置可有效阻止围岩内部的渗水，并可在注浆锚固时起到止浆防溢的作用；设置于预制模壳端口的止水装置可满足隧道的防水要求，同时由于其采用可拆卸式固定结构，解决了由于橡胶止水材料老化、失效，与隧道设计使用寿命较难同期的问题；本加固结构施工简单，成本低，尤其适用于围岩质量较差、要求开洞较大的预制管片隧道采用。

附图说明

图1为本发明中预制管片安装止水装置示意图；

图2为本发明中预制管片安装止水盖示意图；