[发明专利]深埋软岩隧道仰拱隆起变形控制结构

说明书

本发明为深埋软岩隧道仰拱隆起变形控制结构，涉及隧道施工技术领域。包括：仰拱架体，仰拱架体至少包括下层仰拱初支结构以及上层仰拱初支结构，上层仰拱初支结构设置在下层仰拱初支结构上方；锚管，锚管打入下层仰拱初支结构下方的隧道围岩内并且锚管伸出于隧道围岩之外的一端与下层仰拱初支结构之间固定连接，锚管的数量为多个并均匀布置在下层仰拱初支结构下方，锚管上设有体积膨胀机构。本装置不仅施工简单快捷，还具有良好的稳定性，在保证施工速度的同时，提升仰拱稳定性，不会因为地层压力大，地质条件差，围岩变形量大等造成仰拱变形、开裂甚至坍塌的现象，从而在保证隧道安全快速施工的同时，还能保证仰拱稳定性，节省运营期的资金投入。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，尤其涉及深埋软岩隧道仰拱隆起变形控制结构。

背景技术

隧道仰拱是为改善上部支护结构受力条件而设置在隧道底部的反向拱形结构，是隧道结构的主要组成部分之一，通俗解释为向上仰的拱。考虑到施工过程中的安全问题，人们长久以来对于隧道及围岩稳定性的研究更多的集中在拱顶和边墙部位，从而达到针对性地防治塌方、落石等工程灾害的目的，然而对隧道仰拱的变形及稳定性却少有关注。据统计，全国共有6256条病害隧道，损坏率高达49.9％。在这些病害隧道中，由于隧道仰拱隆起变形产生的病害约为554座，总里程约为121.405km。隧道仰拱部位的稳定性问题对于隧道运营阶段尤为重要，在隧道施工建设以及投入运营的前期，威胁隧道安全的主要是塌方、突水涌泥、岩爆、衬砌开裂及失稳等灾害，但是在隧道漫长的服役期限内，仰拱的强度、刚度以及稳定性是隧道的正常运营以及车辆的安全运行的重要保障。尤其是在高速铁路在我国乃至世界上全面、快速建设的今天，高速运行的列车对轨道线路的平顺性和稳定性提出了更高的要求，大规模的深长隧道不可避免地穿越不良地质和软弱围岩地区，这对隧道的安全建设以及长期的正常的运营提出了更多新的挑战。

目前的隧道仰拱技术中，仰拱结构稳定性不足，会导致隧道的底板一旦失稳破坏将严重威胁列车的运行安全，并且需要花费大量的人力物力进行返工整治，因此，保证隧道仰拱充分稳定具有十分重要的工程价值和现实意义。因此，如何确保隧道穿越软弱围岩段时，不会因为地层压力大，地质条件差，围岩变形量大等造成仰拱变形、开裂甚至坍塌的现象，从而在保证隧道安全快速施工的同时，节省运营期的资金投入是隧道仰拱施工急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题而提供深埋软岩隧道仰拱隆起变形控制结构。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的深埋软岩隧道仰拱隆起变形控制结构，包括：

仰拱架体，所述仰拱架体至少包括下层仰拱初支结构以及上层仰拱初支结构，所述上层仰拱初支结构设置在所述下层仰拱初支结构上方；

锚管，所述锚管打入所述下层仰拱初支结构下方的隧道围岩内并且所述锚管伸出于隧道围岩之外的一端与所述下层仰拱初支结构之间固定连接，所述锚管的数量为多个并均匀布置在所述下层仰拱初支结构下方，所述锚管上设有体积膨胀机构，通过向所述锚管内灌注浆料以通过浆料灌注时产生的压力驱动所述体积膨胀机构伸出于所述锚管之外、继而增加所述锚管体积；

以及横向扩展加固机构，所述横向扩展加固机构设置在所述仰拱架体两侧，所述横向扩展加固机构至少包括：

第一层扩展加固机构，所述第一层扩展加固机构设置在所述下层仰拱初支结构下方，所述第一层扩展加固机构打入隧道围岩内固定并与所述锚管之间固定连接；

第二层扩展加固机构，所述第二层扩展加固机构设置在所述下层仰拱初支结构两侧并用以支撑所述下层仰拱初支结构；

以及第三层扩展加固机构，所述第三层扩展加固机构设置在所述上层仰拱初支结构两侧并用以支撑所述上层仰拱初支结构。