[实用新型]一种高内外水压力联合作用下的复合式隧洞衬砌结构

说明书

本实用新型适用于水利水电技术领域中的水工隧洞，也可以用于输气工程，涉及一种高内外水压力联合作用下的复合式隧洞衬砌结构，包括围岩和由围岩所包围的隧洞，所述隧洞内设有筒状钢衬，所述筒状钢衬和围岩之间填充有钢筋混凝土。本实用新型提供一种高内外水压力联合作用下的复合式隧洞衬砌结构，将隧洞内的钢衬与钢筋混凝土的性能有机地结合在一起，既避免了钢衬厚度过大，造价昂贵的缺陷，又克服了钢筋混凝土自身的厚度过大、开挖量大、侵占隧洞断面的缺点，充分地发挥了两者的优点，能够同时抵抗内外水压力作用，满足安全和经济的双重标准。

技术领域

本实用新型涉及一种高内外水压力联合作用下的复合式隧洞衬砌结构，适用于水利水电技术领域中的水工隧洞，也可以用于输气工程。

背景技术

水工隧洞是埋藏于岩体的地下结构，由于岩体和赋存环境的多样性以及衬砌与围岩联合工作机理的复杂和不确定性，其设计和结构计算难度远大于地面结构，加之隧洞埋深的不断增加，正往“洞线长、洞径大、埋藏深”的方向发展，更增加了其设计难度。

近年来我国在水工隧洞的设计理论与工程实践方面取得了较大的进步，诸如以隧洞衬砌为中心，由衬砌单独承载的设计理论阶段，发展到目前以衬砌与围岩联合承载的设计理论阶段。把围岩当作一种作用在衬砌上的荷载，发展到以围岩为中心，研究加固围岩、充分发挥围岩自承能力，这些设计方法及思路的变化极大地促进了我国水工隧洞的进步。

隧洞的衬砌型式在整个工程投资中占据了很大比例，隧洞衬砌施工过程中的工期耽搁都将影响整个水电工程的投产时间。因此，除了衬砌结构的安全性外，出于投资和工期方面的原因，需要对衬砌结构进行调整和优化。

目前最普遍的衬砌结构型式是素混凝土，但围岩的径向变形使岩体松弛、围岩的弹性模量降低，素混凝土衬砌受力将增大从而导致衬砌纵向裂缝的产生。混凝土浇筑过程中受周围环境温度的影响发生收缩，将产生环向裂缝，素混凝土难以承受高内外水压力的联合作用。钢筋混凝土衬砌与素混凝土衬砌相比具有更强的延性特征，含筋率越高，延性特征越强，但其为微透水衬砌，并且在高内外水压力作用下，其厚度将大幅增加，直接影响隧洞过流断面，如果采用全钢衬的型式，工程造价将大幅提高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述存在的技术问题，提供一种高内外水压力联合作用下的复合式隧洞衬砌结构。

为此，本实用新型的上述目的通过以下技术方案来实现：

一种高内外水压力联合作用下的复合式隧洞衬砌结构，其特征在于：所述高内外水压力联合作用下的复合式隧洞衬砌结构包括围岩和由围岩所包围的隧洞，所述隧洞内设有筒状钢衬，所述筒状钢衬和围岩之间填充有钢筋混凝土。

在采用上述方案的同时，本实用新型还可以采用或者组合采用如下技术方案：

作为本实用新型的优选技术方案，所述钢筋混凝土内设有多个穿入至围岩内的排水孔，所述排水孔沿着钢筋混凝土所形成的圆周间隔布置。

作为本实用新型的优选技术方案，所述排水孔穿入至围岩内的长度至少为10 cm，所述排水孔的孔径为3~5 cm。

作为本实用新型的优选技术方案，所述筒状钢衬的厚度为5~10 mm。

作为本实用新型的优选技术方案，所述钢筋混凝土的厚度为50~100 cm。

本实用新型提供一种高内外水压力联合作用下的复合式隧洞衬砌结构，将隧洞内的钢衬与钢筋混凝土的性能有机地结合在一起，既避免了钢衬厚度过大，造价昂贵的缺陷，又克服了钢筋混凝土自身的厚度过大、开挖量大、侵占隧洞断面的缺点，充分地发挥了两者的优点，能够同时抵抗内外水压力作用，满足安全和经济的双重标准。

附图说明

图1为本实用新型所提供的高内外水压力联合作用下的复合式隧洞衬砌结构的结构图；