[实用新型]一种带蜂窝吸能装置的隧道支护结构

说明书

本实用新型公开了一种带蜂窝吸能装置的隧道支护结构，包括初支钢拱架、初支喷射混凝土层和二次衬砌层，所述初支钢拱架主要由多段H型钢组合而成，所述H型钢组合的接头处设有蜂窝吸能装置，所述初支钢拱架和蜂窝吸能装置设于所述初支喷射混凝土层中。本实用新型的隧道支护结构中预设有蜂窝吸能装置，蜂窝吸能装置通过压缩变形，使围岩能量得以释放，能有效解决大变形隧道初期支护易发生变形破坏的问题，且蜂窝吸能装置的结构本身具有一定强度，安装时能维持稳定性。上述蜂窝吸能装置的采用，可以避免多次换拱，可以加快施工进度，施工安全性更高。

技术领域

本实用新型属于隧道工程领域，尤其涉及一种隧道支护结构。

背景技术

近年来我国基础设施建设蓬勃发展，隧道建设的规模史无前例，不可避免地需要在地层条件极差的环境中修建隧道。当隧道穿越高地应力或软弱、破碎地层时，洞室围岩容易发生较大的变形，进而导致初期支护钢架扭曲变形、混凝土压溃掉落，严重时将诱发隧道坍塌。若高地应力未适当释放，后期容易造成二次衬砌开裂变形。

以往在大变形隧道设计施工时采用“强支护”原则，常用措施包括增加混凝土层厚度、设置双层初期支护等，但在多数情况下并不能有效治理大变形问题，施工期间围岩变形严重，需要多次换拱，严重影响了施工进度，危害施工安全。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种稳定性好、结构简单的带蜂窝吸能装置的隧道支护结构，尤其适用于大变形隧道施工。为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种带蜂窝吸能装置的隧道支护结构，包括初支钢拱架、初支喷射混凝土层和二次衬砌层，所述初支钢拱架主要由多段H型钢组合而成，所述H型钢组合的接头处设有蜂窝吸能装置，所述初支钢拱架和蜂窝吸能装置设于所述初支喷射混凝土层中。一般的，一个初支钢拱架中设有多个蜂窝吸能装置。

上述带蜂窝吸能装置的隧道支护结构中，优选的，所述蜂窝吸能装置包括连接器(板状)与蜂窝吸能层，所述蜂窝吸能层夹设于所述连接器之间，所述H型钢通过所述连接器与蜂窝吸能装置连接。每个蜂窝吸能装置均设有两个连接器，分别用于与蜂窝吸能装置上下的H型钢连接。

上述带蜂窝吸能装置的隧道支护结构中，优选的，所述连接器上设有预设螺栓，所述H型钢的端头部设有连接板，所述连接板上开设有用于与所述预设螺栓相配合的螺栓孔。上述预高螺栓穿过螺栓孔后通过螺母将连接板与连接器固定，以将蜂窝吸能装置与H型钢固定。

上述带蜂窝吸能装置的隧道支护结构中，优选的，所述蜂窝吸能层包括多个蜂窝胞元，所述蜂窝胞元为中空结构，且所述蜂窝胞元的横截面呈正六边形，所述蜂窝胞元的开口朝向隧道中心。上述蜂窝胞元有着优秀的几何力学性能，上述开口朝向利于后续向蜂窝胞元中喷射混凝土。

上述带蜂窝吸能装置的隧道支护结构中，优选的，所述蜂窝吸能装置的最小总厚度为n×h，h由下式计算：

其中，n为蜂窝吸能装置的个数，h为单个蜂窝吸能装置的厚度，t为蜂窝胞元的壁厚，a为蜂窝胞元的长度，s为前期观测或预测隧道净空收敛值。通过上述计算方法可以确定隧道支护结构中所需要采用的蜂窝吸能装置的数量与厚度，可以保证蜂窝吸能装置满足压缩变形的需求。

上述带蜂窝吸能装置的隧道支护结构中，优选的，所述蜂窝吸能装置的长度L与相邻两个所述初支钢拱架之间的间距k相等，相邻两个所述初支钢拱架同一高度处的蜂窝吸能装置相互连接。上述设置可以增强初支钢拱架的整体性，在喷射混凝土施作前具有一定的自稳能力，同时保证蜂窝吸能装置贯穿于隧道初支结构中，增强其作用效果。

上述带蜂窝吸能装置的隧道支护结构中，优选的，所述蜂窝吸能装置的宽度b与所述初支喷射混凝土层的厚度相等。上述设置可以使初支结构整体厚度一致，保证施工完成后初支表面的平整性，消除由于喷射混凝土表面不平整造成二衬背后脱空的质量隐患。