[发明专利]适用于隧道大变形的自适应调压柔性支护装置及安装方法

说明书

本发明涉及一种适用于隧道大变形的自适应调压柔性支护装置及安装方法，该装置包括：围岩基座、初支、水囊、支撑桩及二衬，其中，围岩基座设置在隧洞底部；初支设置在隧洞的内壁；二衬设置在围岩基座上；水囊设置在初支与二衬之间，水囊充满填充液后两端抵靠在围岩基座上；支撑桩设置在水囊的端部，支撑桩一端深入并固定在围岩基座上，另一端固定在二衬上，用于固定二衬；围岩基座、初支、水囊及二衬都沿隧洞纵向布置。该装置可根据工程实际需求，在隧洞二衬与围岩之间布设水囊，通过设定不同的水压为隧洞工程提供不同的支护应力；并通过水囊上的排压阀实现隧洞在大变形过程中水囊内水压力值的恒定，保障隧洞二衬的安全。

技术领域

本发明涉及隧洞工程技术领域，特别涉及一种适用于隧道大变形的自适应调压柔性支护装置及安装方法。

背景技术

隧洞工程经常会穿越诸多不良地层，如软弱围岩、断层带等，施工和运营期间容易遭遇挤压大变形和碎胀大变形，给隧洞工程安全造成了重大挑战。

目前，国际通行的隧道支护方案仍以喷射混凝土+锚杆+钢拱架的联合支护为主，当遭遇挤压、碎胀等大变形时，常采用增大喷射混凝土厚度、增加钢拱架密度或刚度等刚性支护方案。但由于刚性支护允许变形小，施工成本高，且一旦刚性支护破坏，将无法再具有控制围岩变形的作用，而且，受围岩不均匀大变形的影响，此类支护方案易导致衬砌结构承受不利的偏压荷载，严重危害衬砌结构的安全。

国内外各式各样的柔性让压支护均在隧洞挤压、碎胀等大变形中取得了一定的效果，然而现有技术尚不能在高承载力、大变形量及荷载稳定三个方面同时满足要求，且易导致衬砌结构呈现偏压应力状态。

发明内容

本申请提供了一种适用于隧道大变形的自适应调压柔性支护装置及安装方法，解决或部分解决了现有技术尚不能在高承载力、大变形量及荷载稳定三个方面同时满足要求的技术问题；实现了可较好地满足在高承载力、大变形量及荷载稳定三个方面的要求，最大程度保证隧洞的稳定性，能承受较高的围岩应力，避免承受不利于衬砌结构受力的偏压荷载。

本申请所提供的一种适用于隧道大变形的自适应调压柔性支护装置，包括：围岩基座、初支、水囊、支撑桩及二衬，其中，

所述围岩基座设置在隧洞内底部；

所述初支设置在所述隧洞的内壁；

所述二衬设置在所述围岩基座上；

所述水囊设置在所述初支与所述二衬之间，所述水囊充满填充液后两端抵靠在所述围岩基座上；

所述支撑桩设置在所述水囊的端部，所述支撑桩一端深入并固定在所述围岩基座上，另一端固定在所述二衬上，所述支撑桩用于固定所述二衬；

所述围岩基座、初支、水囊及所述二衬都沿隧洞纵向布置。

作为优选，所述围岩基座、所述初支及所述二衬与所述水囊接触部位都填充有柔性材料。

作为优选，所述隧洞可沿纵向分段布置多个所述自适应调压柔性支护装置，相邻所述自适应调压柔性支护装置之间设置有隔断，所述支撑桩位于在所述隔断位置。

作为优选，所述水囊上设置有注水口及受压排水口，用于向所述水囊注入及排放填充液；所述受压排水口上设置有排压阀；所述二衬上对应所述注水口设置有注水孔，对应所述受压排水口设置有排水孔。

作为优选，包括多个所述受压排水口，分别沿所述隧洞横向断面对称布置；所述注水口设置在所述水囊上对应所述隧洞拱顶的位置。

作为优选，所述水囊还设置有水压测量计。

作为优选，所述二衬开设有检修门。

基于同样的发明构思，本申请还提供了一种所述适用于隧道大变形的自适应调压柔性支护装置的安装方法，包括以下步骤：