[发明专利]适用于大变形复杂隧道的装配式多级让压支护结构及施工方法

说明书

本发明公开了适用于大变形复杂隧道的装配式多级让压支护结构及施工方法，支护结构包括刚塑性充填层、韧性波纹板支护层和钢筋混凝土二衬；韧性波纹板支护层呈波纹状，通过滑动螺栓将相邻两个波纹板固定连接；两侧波纹板的腰部设置有双向波纹；刚塑性充填层设置在韧性波纹板支护层与围岩之间；钢筋混凝土二衬结构为现浇钢筋混凝土结构，在围岩变形基本稳定后，在隧道内部通过现浇而成；二衬钢筋与波纹板进行焊接处理。该结构让压变形量大，能够满足大变形围岩的让压支护需求，且支护结构整体性好，同时兼具防水和抗震缓冲性能，能够解决高水压隧道、溶洞隧道等复杂隧道支护问题。

技术领域

本发明涉及隧道支护领域，具体为适用于大变形复杂隧道的装配式多级让压支护结构及施工方法。

背景技术

隧道施工常采用新奥法，所采用的支护结构多为钢筋混凝土结构。由于目前隧道的开挖深度不断增大，支护结构所受的围岩压力也不断增大。尤其是在大变形围岩区域，传统的支护结构常由于围岩变形过大而被压垮，失去功能。因此，工程上常采用在支护结构设计时允许支护结构受压变形的方式减小支护结构所受压力。现有专利技术有采用长短锚杆结合让压(CN 110847930 A)、基于恒阻滑动孔剪损的让压(CN 108979678 A)和弹簧缓冲让压(CN 104100281 B)。上述方法虽然在一定程度上实现了让压，但是让压结构单一，当围岩变形量较大时则会不满足让压要求；其次，在支护结构上设置让压装置会导致支护结构强度刚度的降低，不利于结构安全；再者，由于隧道轴向受力不均，局部让压变形会导致隧道轴向支护结构变形差异过大，造成结构破坏；最后上述技术无法同时满足防水、抗震缓冲和让压变形的支护要求。

发明内容

本发明的目的在于提供适用于大变形复杂隧道的装配式多级让压支护结构及施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

适用于大变形复杂隧道的装配式多级让压支护结构，支护结构包括刚塑性充填层、韧性波纹板支护层和钢筋混凝土二衬；

所述韧性波纹板支护层呈波纹状，韧性波纹板为预制结构，由顶部波纹板、两侧波纹板和底部波纹板组成，波纹板设置滑动连接孔，相互之间搭接在一起，通过滑动螺栓将相邻两个波纹板固定连接；

两侧波纹板的腰部设置有双向波纹，且腰部的波纹方向与顶部波纹板和底部波纹板的波纹相互垂直；韧性波纹板支护层承受的荷载多为环向荷载，在较大的环向荷载作用下，双向波纹中的横向波纹将被压缩，实现韧性波纹板支护层的让压变形，从而释放围岩荷载，避免支护结构被压垮。

所述韧性波纹板支护层在垂直于波纹方向和沿着波纹方向具有不同的刚度，受力后更易沿垂直于波纹方向产生拉伸或压缩变形；

在隧道支护时，所述韧性波纹板支护层的波纹方向垂直于隧道轴向布置，有利于适应隧道轴向不均匀变形；

所述刚塑性充填层设置在韧性波纹板支护层与围岩之间，形成一层与韧性波纹板支护层密贴的柔性防水层，且还具有让压变形、抗震缓冲的特性；

钢筋混凝土二衬结构为现浇钢筋混凝土结构，在围岩变形基本稳定后，在隧道内部通过现浇而成；二衬钢筋与波纹板进行焊接处理；

在刚塑性材料注入过程中采用倒退式注浆法。

所述的适用于大变形复杂隧道的装配式多级让压支护结构，其优选方案为所述刚塑性填充层选用高分子聚合物材料。

所述的适用于大变形复杂隧道的装配式多级让压支护结构，其优选方案为所述刚塑性填充层、韧性波纹板支护层和钢筋混凝土二衬依次由外向内形成多级让压复合支护结构。

所述的适用于大变形复杂隧道的装配式多级让压支护结构，其优选方案为所述滑动连接孔为带有锯齿的长条形孔，通过锯齿状螺栓固定连接。