一種動態變形可調的隧道加固結構及施工方法與流程

2023-05-30 21:21:21

本發明涉及巖土工程，特別涉及大變形隧道加固及變形調節。

背景技術：

地球表面的山體形成機理不同，並且受到地殼運動或地層結構等多因素的影響，故山體的地層巖性、地層應力是複雜的、多變的，當變化幅度較小時，對修建在山體中的隧道影響較小，隧道加固及變形控制相對容易，但當變化幅度增大以後，修建的隧道工程就必須解決由於地層巖性及地應力等不均勻性引起的巨大工程問題，特別是解決不均勻變形成為隧道修建的關鍵。為此，提出一種動態變形可調的隧道加固結構及施工方法具有重要的意義。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種動態變形可調的隧道加固結構，以有效控制隧道的不確定的不均勻變形，且具有較好的經濟性，施工方便。

本發明解決該技術問題採用技術方案如下：

本發明的一種動態變形可調的隧道加固結構，包括沿隧道圍巖環向構築的隧道襯砌結構，以及構築於隧道襯砌結構仰拱之上的隧道底座，其特徵是：在隧道圍巖橫截面上環向間隔設置向內鑽孔形成的加固孔，各加固孔內設置調節加固錨杆；調節加固錨杆由鋼花管和設置於其內腔中的電加熱器件構成，通過鋼花管高壓注入可熔固體漿液，可熔固體漿液冷卻後在鋼花管內腔和加固孔四周巖土體內形成可熔灌注體。在隧道襯砌結構、隧道底座內設置與加固孔對應的預留孔，預留孔的外埠上可拆卸設置對其形成密封的開關。

本發明所要解決的另一技術問題是提供一種動態變形可調的隧道加固結構的施工方法，該方法包括如下步驟：

①分步開挖隧道，並分步在隧道圍巖周壁環向間隔鑽孔形成加固孔；

②組裝好調節加固錨杆，並置入加固孔中，通過鋼花管高壓注入可熔固體漿液；

③重複步驟①和②，完成所有調節加固錨杆的施工；

④構築隧道襯砌結構；

⑤構築隧道底座；

⑥變形調節，根據變形調節部位確定需要調節的調節加固錨杆，根據調節量確定相應調節加固錨杆中電加熱器件的通電時間，通電加熱熔化其內的可熔灌注體，並從預留孔排出；

⑦變形調節完成後封閉預留孔。

本發明的有益效果是，利用在隧道四周設置調節加固錨杆，既可以加固隧道，又可以通過調整調節加固錨杆內腔中的可熔灌注體，使得調節加固錨杆具有可壓縮性，從而使得隧道四周巖體具有變形調整空間，從而有效控制隧道的不確定的不均勻變形；隧道變形控制位置可變，調節變形量易控，變形可動態操作，同時具有較好的經濟性和環保等特點，具有廣闊推廣應用價值。

附圖說明

本說明書包括如下兩幅附圖：

圖1是本發明一種動態變形可調的隧道加固結構的結構示意圖。

圖2是本發明一種動態變形可調的隧道加固結構的調節加固錨杆結構示意圖。

圖中示出構件名稱及所對應的標記：隧道襯砌結構1、隧道底座2、調節加固錨杆3、預留孔4、開關5、鋼花管31、柔性保護套32、可熔灌注體33、電阻絲34。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明：

參照圖1和圖2，本發明一種動態變形可調的隧道加固結構，包括沿隧道圍巖環向構築的隧道襯砌結構1，以及構築於隧道襯砌結構1仰拱之上的隧道底座2。在隧道圍巖橫截面上環向間隔設置向內鑽孔形成的加固孔，各加固孔內設置調節加固錨杆3。參照圖2，調節加固錨杆3由鋼花管31和設置於其內腔中的電加熱器件構成，通過鋼花管31高壓注入可熔固體漿液，可熔固體漿液冷卻後在鋼花管31內腔和加固孔四周巖土體內形成可熔灌注體33，固體狀態的可熔灌注體33具有一定的強度。在隧道襯砌結構1、隧道底座2內設置與加固孔對應的預留孔4，預留孔4的外埠上可拆卸設置對其形成密封的開關5。

本發明在隧道四周設置調節加固錨杆3，既可以加固隧道，又可以通過調整調節加固錨杆3內腔中的可熔灌注體33，使得調節加固錨杆3具有可壓縮性，從而使得隧道四周巖體具有變形調整空間，從而有效控制隧道的不確定的不均勻變形。隧道變形控制位置可變，調節變形量易控，變形可動態操作，同時具有較好的經濟性和環保等特點，具有廣闊推廣應用價值。

參照圖2，所述電加熱器件由沿鋼花管31軸線延伸的電阻絲35和包裹於其外的柔性保護套32構成。

參照圖1和圖2，本發明一種動態變形可調的隧道加固結構的施工方法，包括如下步驟：

①分步開挖隧道，並分步在隧道圍巖周壁環向間隔鑽孔形成加固孔；

②組裝好調節加固錨杆3，並置入加固孔中，通過鋼花管31高壓注入可熔固體漿液；

③重複步驟①和②，完成所有調節加固錨杆3的施工；

④構築隧道襯砌結構1；

⑤構築隧道底座2；

⑥變形調節，根據變形調節部位確定需要調節的調節加固錨杆3，根據調節量確定相應調節加固錨杆3中電加熱器件的通電時間，通電加熱熔化其內的可熔灌注體33，並從預留孔4排出；

⑦變形調節完成後封閉預留孔4。

在步驟⑥中，如果隧道頂部或底部變形過大，則連通隧道兩側調節加固錨杆3中的電加熱器件，打開預留孔4處開關5，讓熔化後可熔灌注體33部分排出；如果隧道兩側變形過大，則連通隧道頂部或底部的調節加固錨杆3中的電加熱器件，打開預留孔4處開關5，讓熔化後可熔灌注體33部分排出。

以上所述只是用圖解說明本發明一種動態變形可調的隧道加固結構及其施工方法的一些原理，並非是要將本發明局限在所示和所述的具體結構和施工方法適用範圍內，故凡是所有可能被利用的相應修改以及等同物，均屬於本發明所申請的專利範圍。