[发明专利]一种隧道耗能支护结构及施工方法

说明书

本发明公开了一种隧道耗能支护结构及施工方法，将多个环向间隔分布的径向吸能装置设于隧道的初初和二衬之间，并通过环向释能装置将两两环向相邻的径向吸能装置相连共同形成环形支护结构，由环向释能装置为径向吸能装置的相对运动提供阻力，以吸收围岩大变形产生的部分能量；且每个径向吸能装置的外支板和内支板之间通过惯容装置相连，由可径向收缩的惯容装置为对径向吸能装置的径向收缩提供阻力，以进一步吸收围岩大变形产生的能量。从而使本发明可在吸收跨断层隧道大变形产生的能量的同时，允许围岩产生相对较大的变形，从而能有效地保证跨断层或破碎带隧道的稳定性和安全性。

技术领域

本发明涉及隧道工程建设技术领域，特别涉及一种隧道耗能支护结构及施工方法。

背景技术

现有的隧道支护结构一般包括初衬和二衬，初衬是在开挖隧道后，通过打锚杆、挂网、喷射混凝土等手段形成的初期支护，此初期支护主要利用围岩强度形成支护；二衬则是用钢筋混凝土在初衬内部形成一个完整的钢筋混凝土结构。

当隧道穿越断层或者破碎带时，由于断层或破碎带处的围岩本身很破碎、强度很低，容易发生大变形，一般需要通过预注浆等方法加固岩土体再开挖，其次就是采用长锚杆、多打锚杆等方式增加断层围岩的力学性能。一旦初期支护做好了才出现大变形，处置大变形就是将大变形处的初期支护挖走，然后再将大变形的围岩挖走，最后重新做初期支护。这种做法费时费力、维护成本高，且还不能完全解决大变形的问题，因为大变形发生的时间很长，有些时候二衬做完后大变形才产生，甚至在运营后还出现大变形，而一旦运营后才出现大变形，则需要中断运营来处置，影响极大。

如能在初衬和二衬之间设置一种可吸收断层、破碎带大变形产生的能量，同时允许围岩产生一定程度的变形的耗能支护结构，将能有效地保证跨断层或破碎带隧道的稳定性和安全性，并可杜绝或者大幅降低因围岩大变形而需对隧道进行维护的可能性。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种隧道耗能支护结构及施工方法，旨在保证跨断层或破碎带隧道的稳定性和安全性，可杜绝或者大幅降低因围岩大变形而需对隧道进行维护的可能性。

为实现上述目的，本发明提出一种隧道耗能支护结构，包括：

多个径向吸能装置，多个所述径向吸能装置设于初衬和二衬之间，且环向间隔分布，每个径向吸能装置包括径向相对设置的外支板和内支板，以及连接于内支板和外支板之间的惯容装置，惯容装置可径向收缩并可对径向吸能装置的径向收缩提供阻力；以及

多个环向释能装置，环向释能装置连接两两环向相邻的径向吸能装置，与多个所述径向吸能装置共同连成环形支护结构，并为环向相邻的径向吸能装置的相对运动提供阻力。

为实现上述目的，本发明还提出一种隧道耗能支护结构施工方法，包括如下步骤：

S1、开挖隧道的同时，在隧道围岩壁面的相应区域进初衬的施工；

S2、在初衬内周环向间隔设置径向吸能装置并通过环向释能装置将环向相邻的径向吸能装置连接，形成环形支护结构。

本发明隧道耗能支护结构及施工方法，将多个环向间隔分布的径向吸能装置设于隧道的初初和二衬之间，并通过环向释能装置将两两环向相邻的径向吸能装置相连共同形成环形支护结构，由环向释能装置为径向吸能装置的相对运动提供阻力，以吸收围岩大变形产生的部分能量；且每个径向吸能装置的外支板和内支板之间通过惯容装置相连，由可径向收缩的惯容装置为对径向吸能装置的径向收缩提供阻力，以进一步吸收围岩大变形产生的能量。从而使本发明可在吸收跨断层隧道大变形产生的能量的同时，允许围岩产生相对较大的变形，从而能有效地保证跨断层或破碎带隧道的稳定性和安全性，直至围岩中的变形能量释放完毕后，即可使围岩和耗能支护结构的变形收敛趋于稳定，确保跨断层或者破碎带隧道的支护结构不拆不换一次安全快速施做到位，并使隧道后续的建设工序(如施作二次衬砌等工序)能够顺利进行，可杜绝或者大幅降低因围岩大变形而需对隧道进行维护的可能性，进而节省隧道维护成本，并保证隧道后续的正常运营。