[发明专利]一种适应围岩大变形的管片衬砌结构及其施工方法

权利要求书

1.一种适应围岩大变形的管片衬砌结构，其特征在于，包括：

基础管片(1)；

可缩式接头(6)，包括内侧端面板(2)和外侧端面板(5)，所述内侧端面板(2)和外侧端面板(5)构成可缩式接头(6)的两侧端面，所述内侧端面板(2)与所述基础管片(1)的一侧面进行固定连接；且，

可缩式接头(6)具有多个可压缩层，该可压缩层设有可变形的压缩构件(3)，在围岩产生大变形时，该可缩式接头(6)受到两侧相邻基础管片(1)的挤压作用，迫使所述压缩构件(3)发生压缩变形，为围岩变形提供空间，同时释放围岩应力。

2.根据权利要求1所述的一种适应围岩大变形的管片衬砌结构，其特征在于，所述可压缩层包括连接板(4)，多个所述压缩构件(3)与连接板(4)交替连接设置，共同形成可压缩层。

3.根据权利要求1或2所述的一种适应围岩大变形的管片衬砌结构，其特征在于，所述压缩构件(3)为圆形钢管压缩构件(301)或螺旋形钢管压缩构件(302)，其设于所述内侧端面板(2)和外侧端面板(5)之间；且，

所述圆形钢管压缩构件(301)或螺旋形钢管压缩构件(302)和所述连接板(4)交替连接构成层叠结构，最后一层所述圆形钢管压缩构件(301)或螺旋形钢管压缩构件(302)直接与所述外侧端面板(5)固定连接。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种适应围岩大变形的管片衬砌结构，其特征在于，所述压缩构件(3)的长度方向沿盾构隧道径向布置，同一压缩层设置的若干所述压缩构件(3)沿着所述基础管片(1)宽度方向排列，保证所述可缩式接头(6)沿着隧道环向被压缩，且避免可缩式接头(6)的径向错动导致的管片结构失稳。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种适应围岩大变形的管片衬砌结构，其特征在于，所述可缩式接头(6)的弧长不超过所代替正常管片弧长的20％，其设置的压缩层数量由该可缩式接头(6)的弧长、所述压缩构件(3)的直径和连接板(4)的厚度确定。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种适应围岩大变形的管片衬砌结构，其特征在于，所述压缩构件(3)的外径不超过20cm。

7.根据权利要求1所述的一种适应围岩大变形的管片衬砌结构，其特征在于，所述基础管片(1)采用的管片类型包括钢筋混凝土管片、钢纤维混凝土管片、钢管片、铸铁管片或复合管片。

8.根据权利要求1所述的一种适应围岩大变形的管片衬砌结构，其特征在于，所述内侧端面板(2)采用钢板，其与所述基础管片(1)直接浇筑连接，形成管片整体；或者，

所述内侧端面板(2)设有螺栓孔通过环向螺栓与所述基础管片(1)连接。

9.根据权利要求1所述的一种适应围岩大变形的管片衬砌结构，其特征在于，所述外侧端面板(5)设有螺栓孔，便于通过螺栓与管片环内的相邻衬砌块连接。

10.一种如权利要求1-9中任一项所述的适应围岩大变形的管片衬砌结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：根据“围岩-支护特征曲线”及相关参数计算隧道衬砌结构所需要的支护力与围岩变形量；

S2：计算管片背后与围岩之间填充层的可变形量及需要管片衬砌环提供的变形量；

S3：计算每个组合式衬砌块所能提供的压缩变形量以及所需要的适应围岩大变形的管片衬砌结构的数量；

S4：在围岩大变形区段，利用掘进机进行扩挖，按预定位置拼装正常管片及适应围岩大变形的管片衬砌结构，并宜使适应围岩大变形的管片衬砌结构在隧道纵向保持直线；

S5：监测管片衬砌环的变形量及稳定性；

S6：待管片环变形稳定后，采用砂浆、混凝土或钢筋混凝土填充适应围岩大变形的管片衬砌结构中可缩式接头(6)内部的空隙，并做好防水，完成整个衬砌结构。