一种深地下空间隧道装配式组合支护结构制造技术

本发明专利技术提出一种深地下空间隧道装配式组合支护结构，包括内网格支撑结构、波纹板支护结构和外网格支撑结构；所述的波纹板支护结构设置在隧道掌子面的钢筋混凝土仰拱上，在波纹板支护结构的外壁面设有外网格支撑结构，所述外网格支撑结构为网格状的缓冲吸能布袋梁；在波纹板支护结构的内壁面设有内网格支撑结构，所述内网格支撑结构由多个纵向方管梁和多个环向钢腰梁构成。本发明专利技术具有较强的韧性受让能力，可在软弱围岩出现大变形量时，支护结构的变形量小，不仅适用于深地下空间隧道，也适用于围岩易出现软岩大变形的隧道，同时本支护结构施工工序简单、施工工期短，可大幅改善隧道内施工环境，综合经济效益高。

【技术实现步骤摘要】
一种深地下空间隧道装配式组合支护结构
本专利技术涉及隧道支护技术，尤其是深地下空间隧道的支护技术，具体是一种深地下空间隧道装配式组合支护结构。
技术介绍
在深地下空间的开发利用中，深部高地应力环境及深地下工程的开挖与支护不仅大大提高了建设的成本，而且在开发建设中还潜在严重的安全隐患。尤其遇到诸如断层、剪切破碎带、软弱地层等不良地质条件，常常发生塌方、冒顶、突水、大变形等严重地质灾害，这些都对深埋隧道的围岩稳定性造成了巨大的威胁。软弱围岩隧道大变形与隧道开挖的施工方法、速度、开挖工序等因素有关，隧道实际开挖过程中产生的变形受到开挖施工步序的空间效应影响。目前，深部隧道施工常用的方法为新奥法，遵循“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”的原则，对地质条件较好的围岩具有广泛的适用性。然而，对于复杂地质条件下的隧道，如软岩大变形围岩条件下，采用传统的支护技术常常出现变形量过大导致的侵限问题（即支护结构变形侵入二衬设计厚度），使二衬无法及时施工，需要重新开挖修复。另外，传统的隧道初期支护大多采用喷射混凝土+钢格栅（或型钢）支护型式，此工法存在施工工艺复杂、施工污染大、施工工期长、工作环境差、机械化程度低等缺点，极大阻碍了施工进度。因此，有必要采取新型的支护方式及施工方法，以保证施工质量及安全。
技术实现思路
针对
技术介绍
中提出的问题，本专利技术目的是提供一种深地下空间隧道装配式组合支护结构，本支护结构采用装配式的预制构件搭建，应用于隧道初期支护时，具有较强的韧性受让能力，可在软弱围岩出现大变形量时，支护结构的变形量小，不仅适用于深地下空间隧道，也适用于围岩易出现软岩大变形的隧道，同时本支护结构施工工序简单、施工工期短，可大幅改善隧道内施工环境，综合经济效益高。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种深地下空间隧道装配式组合支护结构，包括内网格支撑结构、波纹板支护结构和外网格支撑结构；所述的波纹板支护结构设置在隧道掌子面的钢筋混凝土仰拱上，其整体为多块弧形波纹钢板拼装而成的一段弧形板壁，所述弧形板壁与钢筋混凝土仰拱上方的隧道面相配适，其壁面上设有多个注浆孔；在波纹板支护结构的外壁面设有外网格支撑结构，所述外网格支撑结构为网格状的缓冲吸能布袋梁；在波纹板支护结构的内壁面设有内网格支撑结构，所述内网格支撑结构由多个纵向方管梁和多个环向钢腰梁构成，多个纵向方管梁均平行于波纹板支护结构的轴线并间隔设置在波纹板支护结构的内壁面，多个环向钢腰梁也间隔设置在波纹板支护结构的内壁面，每个环向钢腰梁均垂直于纵向方管梁并与波纹板支护结构的内壁面固连。所述的缓冲吸能布袋梁包括横向土工布袋、纵向土工布袋和填充物，多个纵向土工布袋均平行于波纹板支护结构的轴线并间隔设置在波纹板支护结构的外壁面，在多个纵向土工布袋之间间隔设置有平行的横向土工布袋，所述横向土工布袋与纵向土工布袋垂直相交且相互连通，所述横向土工布袋和纵向土工布袋内均灌注有材质为高分子聚合物发泡材料的填充物。所述的横向土工布袋在其长度方向上设置有均布的注浆口A，所述的纵向土工布袋在其长度方向上设置有均布的注浆口B，所述注浆口A、注浆口B分别连接有注浆导杆；所述注浆导杆与注浆口A螺纹连接。所述的波纹钢板整体为弧形板，其在水平面的正投影为矩形，所述波纹钢板在宽度方向的两条边为直边，在长度方向的两条边为弧边，所述波纹钢板长度方向上的横截面为波纹状；所述波纹钢板在长度方向的端部通过连接件与相邻的波纹钢板固连，在宽度方向的上的端部通过高强螺栓与相邻的波纹钢板固连。所述的连接件其整体矩形板状结构，其长度方向两侧分别设有开口槽，所述开口槽的侧壁面与波纹钢板的侧壁面相匹配，在开口槽两侧壁分别设有同轴的通孔A和通孔B，用于连接波纹钢板。所述的波纹板支护结构其内壁面对应环向钢腰梁设置有环向连梁板，所述环向连梁板通过高强螺栓与内网格支撑结构的环向钢腰梁固连；所述的波纹板支护结构其内壁面对应纵向方管梁还设置有纵向连梁板，所述纵向连梁板通过高强螺栓与内网格支撑结构的纵向方管梁固连。所述的波纹板支护结构通过高分子膨胀性锚杆和锁脚锚杆锚固在隧道岩体上，所述高分子膨胀性锚杆锚固在波纹板支护结构的上部，锁脚锚杆锚固在波纹板支护结构的下部。所述的环向钢腰梁为环向H型钢，环向钢腰梁下端通过高强螺栓与钢筋混凝土仰拱固连。所述的内网格支撑结构其网格之中还填充有填料。本专利技术的原理：本支护结构主要的受力构件为内网格支撑结构、高分子膨胀性锚杆和锁脚锚杆；波纹板支护结构的主要功能为围挡围岩和安全储备；外网格支撑结构为高分子注浆布袋桩，作为缓冲吸能层和传力构件，既能够让围岩释放一定量的变形量，而且能将将围岩压力传递到波纹钢和内网格支撑结构上；本支护结构主要通过“多级让抗”实现对大变形围岩的合理支护；内网格支撑结构作为刚性抵抗，构造节点通过螺栓连接实现构造让压；波纹钢板直接采用法兰通过高强螺栓连接实现柔性让压，波纹板壁后外网格结构通过高分子布袋梁的吸能缓冲实现柔性防护；高分子注浆材料具有防水的效果，还能对钢结构表面起到防腐的作用。本专利技术的有益效果：本专利技术通过“多级让抗”实现对大变形围岩的合理支护，可通过改变H型钢腰梁间距、波纹钢的波形、厚度设计参数，可以实现对不同围岩变形的补强支护；本专利技术可以对已建深部隧道发生不同病害的情况采用不同设计参数进行补强，从而保证已建隧道变形不继续增大，保证隧道的安全；装配式的支护结构构件在工程前期预制，施工工序简单、施工工期短，对隧道内施工环境可加大改善；该支护结构相对于喷锚初期支护结构，综合经济效益高。附图说明图1为本专利技术实施例的整体结构示意图。图2为本专利技术在深地下隧道中的安装结构示意图。图3为内网格支撑结构与波纹板支护结构的位置关系示意图。图4为外网格支撑结构与波纹板支护结构连接关系示意图。图5为外网格支撑结构的展开示意图。图6为外网格支撑结构与填料的示意图。图7为外网格支撑结构与波纹板支护结构局部示意图。图8为波纹板支护结构的局部平面展开图。图9为连接件的立体示意图。图10为本专利技术在深地下隧道中的施工模拟图。图11为本专利技术的施工工艺流程图。图中，1、外网格支撑结构；2、波纹板支护结构；3、内网格支撑结构；4、钢筋混凝土仰拱；5、高分子膨胀性锚杆；6、锁脚锚杆；7、隧道围岩岩体；8、混凝土二衬；9、填料；11、横向土工布袋；12、纵向土工布袋；13、填充物；14、注浆口A；15、注浆口B；16、注浆导杆；17、连接件；18、开口槽；19、通孔A；20、通孔B；21、纵向连梁板；22、环向连梁板；23、波纹钢板；31、纵向方管梁；32、环向钢腰梁。具体实施方式下面将结合本说明书附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，需要注意的是，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深地下空间隧道装配式组合支护结构，包括内网格支撑结构（3）、波纹板支护结构（2）和外网格支撑结构（1）；其特征是：所述的波纹板支护结构（2）设置在隧道掌子面的钢筋混凝土仰拱（4）上，其整体为多块弧形波纹钢板（23）拼装而成的一段弧形板壁，所述弧形板壁与钢筋混凝土仰拱（4）上方的隧道面相配适，其壁面上设有多个注浆孔；在波纹板支护结构（2）的外壁面设有外网格支撑结构（1），所述外网格支撑结构（1）为网格状的缓冲吸能布袋梁；在波纹板支护结构（2）的内壁面设有内网格支撑结构（3），所述内网格支撑结构（3）由多个纵向方管梁（31）和多个环向钢腰梁（32）构成，多个纵向方管梁（31）均平行于波纹板支护结构（2）的轴线并间隔设置在波纹板支护结构（2）的内壁面，多个环向钢腰梁（32）也间隔设置在波纹板支护结构（2）的内壁面，每个环向钢腰梁（32）均垂直于纵向方管梁（31）并与波纹板支护结构（2）的内壁面固连。/n

【技术特征摘要】
1.一种深地下空间隧道装配式组合支护结构，包括内网格支撑结构（3）、波纹板支护结构（2）和外网格支撑结构（1）；其特征是：所述的波纹板支护结构（2）设置在隧道掌子面的钢筋混凝土仰拱（4）上，其整体为多块弧形波纹钢板（23）拼装而成的一段弧形板壁，所述弧形板壁与钢筋混凝土仰拱（4）上方的隧道面相配适，其壁面上设有多个注浆孔；在波纹板支护结构（2）的外壁面设有外网格支撑结构（1），所述外网格支撑结构（1）为网格状的缓冲吸能布袋梁；在波纹板支护结构（2）的内壁面设有内网格支撑结构（3），所述内网格支撑结构（3）由多个纵向方管梁（31）和多个环向钢腰梁（32）构成，多个纵向方管梁（31）均平行于波纹板支护结构（2）的轴线并间隔设置在波纹板支护结构（2）的内壁面，多个环向钢腰梁（32）也间隔设置在波纹板支护结构（2）的内壁面，每个环向钢腰梁（32）均垂直于纵向方管梁（31）并与波纹板支护结构（2）的内壁面固连。


2.根据权利要求1所述的一种深地下空间隧道装配式组合支护结构，其特征是：所述的缓冲吸能布袋梁包括横向土工布袋（11）、纵向土工布袋（12）和填充物（13），多个纵向土工布袋（12）均平行于波纹板支护结构（2）的轴线并间隔设置在波纹板支护结构（2）的外壁面，在多个纵向土工布袋（12）之间间隔设置有平行的横向土工布袋（11），所述横向土工布袋（11）与纵向土工布袋（12）垂直相交且相互连通，所述横向土工布袋（11）和纵向土工布袋（12）内均灌注有材质为高分子聚合物发泡材料的填充物（13）。


3.根据权利要求2所述的一种深地下空间隧道装配式组合支护结构，其特征是：所述的横向土工布袋（11）在其长度方向上设置有均布的注浆口A（14），所述的纵向土工布袋（12）在其长度方向上设置有均布的注浆口B（15），所述注浆口A（14）、注浆口B（15）分别连接有注浆导杆（16）；所述注浆导杆（16）与注浆口A（14）螺纹连接。


4.根据权利要求1所述的一种深地下空间隧道装配...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭鹏，范俊奇，孔福利，石晓燕，徐景茂，王启睿，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院国防工程研究院工程防护研究所，
类型：发明
国别省市：河南;41