[发明专利]一种用于隧道波纹板支护结构的接头构造及其施工方法

说明书

本发明公开了一种用于隧道波纹板支护结构的接头构造及其施工方法，其包括波纹板单元，波纹板单元的边缘处均设置有不等宽的条形安装孔，条形安装孔靠近波纹板单元边缘处一侧的尺寸大于远离波纹板单元边缘处一侧的尺寸；相邻的两块波纹板单元连接时，相邻两块波纹板单元的边缘部分重合，两块波纹板单元上条形安装孔的大尺寸端重合，且两个条形安装孔重合的大尺寸端内设置有螺栓连接件；波纹板支护的接头处是通过螺栓连接件和条形安装孔实现相互连接，即波纹板单元之间可以发生错动，可以提高波纹板在围岩大变形下的适应能力，如可以实现隧道大角度轴向转弯功能，增强稳定性，进而减少隧道现场施工工期，节约经济成标本和提高工程的经济效益。

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，特别是涉及一种隧道波纹板支护结构以及 施工方法。

背景技术

在我国的西部和东北部地区，交通建设已经逐步扩展开来，不断的提升我 国高铁网络的分布，加快高速公路布局。在诸多工程中，隧道工程作为当前作 为穿山越岭的有效方式被广泛采用。

目前隧道工程施工主要分为明挖法和暗挖法两种。明挖法是从地表面向下 开挖，在相应位置修筑结构物方法的总称，它是一种用开挖方式修建隧道的方 法，主要适用于埋深浅的隧道工程。暗挖法是即不挖开地面，采用在地下挖洞 的方式施工。明挖法施工的地下工程形状以矩形基坑和圆形井筒为主,其中城市 轨道交通方面以矩形基坑为主,相对于圆形井筒而言，其受力状态不佳。暗挖法 以矿山法、盾构法、TBM法为代表,其中盾构法多应用土质地层,以圆形管片支护 方式为主。在隧道工程的建设中，隧道衬砌结构体系是保证隧道围岩稳定性的 基本要求。实际建设的工程中，根据围岩条件和使用条件，衬砌结构分为组合 衬砌(即复合式衬砌)、单层衬砌、装配式衬砌等。目前，山岭隧道多采用复 合式衬砌结构，即包括初期支护、防水板与二次衬砌，其中，初期支护往往是 由喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢架等组成，具有一定的柔性，适用于普通的 大多数地层。

采用喷射混凝土进行初期支护存在着诸多不利条件，首先喷射混凝土施工 速度慢，尤其当喷射厚度较大时，初凝和终凝过程时间较长，生长龄期过长， 不能及时地对进尺开挖的隧道提供支护，导致初期支护效果较差。其次，对于 特殊地层，如膨胀地层、软弱地层，开挖后变形较大，变形时所产生的围岩压 力较大，传统的复合式衬砌和单层衬砌支护结构抗变形能力弱，极易发生开裂， 不能及时地对这些特殊地层的隧道开挖形成有效的初期支护，不适用地层的大 变形要求。最后，隧道内喷射混凝土对作业环境造成极大破坏，巨量的粉尘在 对损害施工人员身体健康的同时，也降低隧道施工效率和经济效益。上述的种种情况导致装配式衬砌在隧道建设中的使用愈加频繁，在这其中波纹板最为突 出。

与原有传统采用喷射、模注等方式构筑结构相比，装配式波纹板隧道初支 相比传统锚喷初支有许多优势：①自重比喷锚结构轻，在一定程度上降低对运 输的要求；②波纹板由工厂预制，大幅度缩短工期；③同等地层条件下，波纹 板所需厚度远远小于锚喷支护，减小开挖量，降低支护安装难度，节省造价； ④钢制波纹板结构具有较强的延展性，很强的变形适应能力可以较好的发挥围 岩的自承能力；⑤波纹板施工过程中所产生的粉尘远小于喷砼，将优化隧道内 部的作业环境。上述的优势将进一步强化其在隧道工程中的使用。

现代支护理念认为：地下工程开挖后导致地层中既有平衡应力场的破坏， 应力场向新平衡状态调整。在调整过程中，如果围岩本身具有充分的强度储备 了足够抗力，能够抵抗围岩及其环境中诸多因素产生的荷载，则地下空间和围 岩能够自稳，否则需要对围岩进行加固。在该理论下，围岩是支护结构的主体， 各种人工支护措施仅仅起到辅助作用。因此，允许围岩产生一定变形并加速其 在开挖过程中的稳定显得尤为重要。原有的波纹板支护结构在面对软土地层等 不佳地质情况时，因其变形适应能力不足导致侵犯隧道限界乃至垮塌情况的出 现，致其难以满足建设要求与标准。