[发明专利]用于TBM施工软岩大变形隧洞的复合支护结构

说明书

本发明公开了一种用于TBM施工软岩大变形隧洞的复合支护结构，复合支护结构由内层的预制混凝土管片衬砌层、中间的柔性泡沫板层以及外层的豆砾石塑性砂浆结石层组成，柔性泡沫板层粘贴于预制混凝土管片衬砌层上，豆砾石塑性砂浆结石层为通过预制混凝土管片上的预留孔向预制混凝土管片衬砌层及柔性泡沫板层外侧吹填豆砾石和灌注塑性水泥砂浆形成的结构层。解决了TBM施工软岩大变形隧洞因较大形变压力需要大幅增加管片厚度、强度和配筋量的问题，同时解决了预制混凝土管片衬砌承受不均匀围岩形变压力带来的管片局部应力集中开裂以及发生错台的问题，改善了预制混凝土管片衬砌结构整体受力条件，提高了衬砌结构的稳定性和洞室的安全性。

技术领域

本发明涉及一种隧洞的支护结构，尤其是一种用于TBM(岩石掘进机)施工软岩大变形隧洞的复合支护结构。

背景技术

软岩大变形问题是隧洞支护设计的难点问题，尤其是TBM(岩石掘进机)施工的软岩大变形隧洞，围岩大变形带来的形变压力往往较大，直接影响隧洞管片支护结构强度和配筋量，加大工程投资；同时不均匀的形变压力还会导致隧洞管片结构发生开裂和形成错台，进而影响洞室安全。为抵抗软岩大变形带来的围岩形变压力，确保洞室稳定，通常采取的措施是增加管片厚度和强度，提高管片配筋量，特殊情况下采取在管片内侧增加环向和横向钢支撑的措施，但这些措施均存在一定的缺点：

①增加管片厚度和强度、提高管片配筋量可提高支护结构抗力，相应地也直接增加工程投资；另外刚性管片对于不均匀形变压力适应性较差，可能存在局部受力较小部位的支护结构浪费以及局部应力集中部位的破坏现象。

②在管片内侧增加环向和横向钢支撑对提高支护抗力，保持洞室稳定有较为明显的作用，但会侵占洞内空间，对施工造成干扰，同时影响永久运行期工程的规模和效益的发挥。

因此，亟需一种兼顾经济性、适应性和可靠性的支护结构来解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种经济可靠的适用于TBM施工软岩大变形隧洞的复合支护结构。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种用于TBM施工软岩大变形隧洞的复合支护结构，复合支护结构由内层的预制混凝土管片衬砌层、中间的柔性泡沫板层以及外层的豆砾石塑性砂浆结石层组成，柔性泡沫板层粘贴于预制混凝土管片衬砌层上，豆砾石塑性砂浆结石层为通过预制混凝土管片上的预留孔向预制混凝土管片衬砌层及柔性泡沫板层外侧吹填豆砾石和灌注塑性水泥砂浆形成的结构层。

所述预制混凝土管片衬砌层是通过洞外运入的预制混凝土管片在洞内拼装而成，预制混凝土管片的外侧粘贴柔性泡沫板。

所述柔性泡沫板为聚乙烯板、聚氨酯板或泡沫铝板，厚度为3～10cm，密度70～500kg/m³，弹性模量100～1000MPa，抗压强度0.5～5MPa，可压缩率30％～70％。

所述豆砾石塑性砂浆结石层变形模量200～1000MPa，抗压强度1～5MPa，极限应变3％～15％。

本发明的有益效果：解决了TBM施工软岩大变形隧洞因较大形变压力需要大幅增加管片厚度、强度和配筋量的问题，同时解决了预制混凝土管片衬砌承受不均匀围岩形变压力带来的管片局部应力集中开裂以及发生错台的问题，改善了预制混凝土管片衬砌结构整体受力条件，提高了衬砌结构的稳定性和洞室的安全性。本发明具有制备简单，施工快速简便，适应性强的特性；同时本发明巧妙利用了柔性泡沫板和塑性砂浆结石具有一定的抗压强度和良好的变形性能的特性，可有效减少围岩形变压力，改善预制混凝土管片衬砌上的应力集中，充分发挥环形管片衬砌抵抗均匀外压能力强的特性，经济性好，适应性和可靠性强。

附图说明

图1是本发明用于TBM施工软岩大变形隧洞的复合支护结构的示意图。

图2是本发明中外侧粘贴柔性泡沫板的预制混凝土管片的立体图。

具体实施方式