专利名称：隧道支护结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及公路、铁路隧道，特别涉及隧道的支护结构。
背景技术：
公路、铁路隧道开挖后需通过支护结构对围岩进行支护，目前，在隧道设计和施工得到普遍采用的支护结构主要有如下两种形式一、采用新奥法(NATM)进行设计与施工的公路、铁路隧道，其复合式支护结构由外到内由初期支护喷射混凝土层、防水层、二次衬砌模筑混凝土层组成，公路隧道有时还需要在二次衬砌模筑混凝土层以内设置防火层，铁路隧道则通常不设置防火层。这种复合式支护结构近几十年来在铁路和公路隧道上得到了广泛应用。国内按这种复合式支护结构进行设计和施工的部分公路和铁路隧道，在建成运营不久都不同程度地出现了隧道渗漏、衬砌开裂等，这些问题或多或少都与复合式支护结构的特征有关。其缺点主要体现在以下方面1.防水层通常采用合成高分子卷材，目前工程上使用较多的主要有聚氯乙烯(PVC)、热熔胶(EVA)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)卷材等，这些材料通常易老化，其正常的工作寿命与隧道二次衬砌模筑混凝土层的耐久性存在较大差异，导致隧道支护结构的整体耐久性达不到设计使用年限；2.由施工方式决定了初期支护喷射混凝土层平整度难以控制，或因为锚杆头和其他构件等尖锐突出物存在，致使铺设防水层基面状况较差，这些突出物易对防水层本身造成损伤，加之由于施工原因，防水层卷材的接茬工艺难以保证焊缝的质量和效果，这些因素都易留下漏水隐患；3.支护结构一旦发生渗漏，漏水点难以查明，给结构修复带来很大困难。
二、采用挪威法(NMT)进行设计与施工的隧道，一般采用单层支护结构，在挪威等国得到了广泛应用。这种单层支护结构主要采用高性能喷射混凝土(HPS)材料，在隧道开挖后进行多次复喷而成。由于高性能喷射混凝土具有较高的承载力、密实度和抗渗性，因而一般均不设置防水层。但这种衬砌结构也有以下的缺点1.高性能喷射混凝土材料价格昂贵，其价格是普通喷射混凝土的1.5倍左右，是一般模筑混凝土的4～5倍；2.高性能喷射混凝土跟模筑混凝土相比，平整度较差，增大了隧道通风阻力，影响通风效果。因此，这种支护结构对通风效果有较大影响，尤其是通风要求较高的特长隧道，必然带来通风设备投资、能耗和运营成本的增加。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种隧道支护结构，它不仅能提高支护结构的整体承载能力，而且施工工艺简便，具有良好的可维修性。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是本实用新型的隧道支护结构，其特征包括a.初期支护喷射混凝土层，与隧道围岩相结合；b.二次衬砌模筑混凝土层，与初期支护喷射混凝土层的内壁相结合。
在采取上述技术措施后，由于在初期支护喷射混凝土层与二次衬砌模筑混凝土层间不设置防水层，内壁凹凸不平的初期支护喷射混凝土层可与二次衬砌模筑混凝土层紧密结合，共同受力后不会发生层间错动，因此能提高了衬砌结构的整体承载能力。与现有复合式支护结构相比较，本实用新型的支护结构在具备同等安全度的条件下，可减小衬砌厚度，而且施工工艺简便，从而可有效地降低隧道建设成本。后续施工时二次衬砌已经施作完毕，隧道结构本身已具备足够的安全度，因此施工安全性得以提高。
在上述技术方案的基础上，为满足公路、铁路隧道对防水性能的要求，可在所述二次衬砌模筑混凝土层的内壁上设置防水层。由于在铺装或挂设安装防水层前，可充分检验二次衬砌模筑混凝土层的自防水能力和暴露防水工作缝的施作质量，若发现问题可及时修复，因此本实用新型的隧道支护结构具有良好的可维修性。即使隧道在运营中产生了渗漏，漏水点也很明确，易对其进行局部修复，以确保隧道支护结构的整体耐久性达到设计使用年限。防水层内壁平整，所形成的隧道内空表面平整美观，隧道通风阻力小，通风效果良好，有利于降低通风设备投资和能耗，减少运营成本。
在上述技术方案中，所述防水层可贴壁铺装于二次衬砌模筑混凝土层的内壁上，也可以通过安装构件离壁挂设于二次衬砌模筑混凝土层的内壁上。
作为上述技术方案的改进，为满足公路隧道对防水和防火性能的要求，并减少施工步骤和降低隧道施工成本，所述防水层为防水防火复合层。
本实用新型的有益效果是，隧道支护结构的整体承载能力增强，可减小衬砌厚度，而且施工工艺简便，从而可有效地降低隧道建设成本；当防水层产生老化或不能满足防水要求时，能够较容易找到漏水点，可及时进行更换或对其进行局部修复，因此具有良好的可维修性，且不会对承载结构产生影响，操作简便，可有效保证了隧道结构整体耐久性达到设计使用年限。
本说明书包括如下三幅附图图1是现有公路隧道复合式支护结构的结构示意图；图2是本实用新型隧道支护结构实施例1的结构示意图；图3是本实用新型隧道支护结构实施例2的结构示意图；图中零部件、部位及编号初期支护喷射混凝土层10、防水层15、二次衬砌模筑混凝土层20、防火层25、安装构件26、防水层30。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是现有公路隧道中所采用的复合式支护结构的结构示意图。参照图1，现有的隧道衬砌支护结构由初期支护喷射混凝土层10、防水层15、二次衬砌模筑混凝土层20、防火层25组成。初期支护喷射混凝土层10由喷射在隧道围岩上的混凝土形成。在这种复合式支护结构中，初期支护喷射混凝土层10与二次衬砌模筑混凝土层20没有形成紧密结合，在受力后易会发生层间错动，整体承载能力较差，隧道建成运营后易出现隧道渗漏、衬砌开裂现象。防水层15铺设于初期支护喷射混凝土层10的内壁上，目前防水层15多采用合成高分子卷材，如聚氯乙烯(PVC)、热熔胶(EVA)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)卷材等，由于这些材料通常易老化，其正常的工作寿命与隧道模筑混凝土耐久性存在较大差异，导致隧道支护结构的整体耐久性达不到设计使用年限。由于初期支护喷射混凝土层10的平整度难以控制，或因为锚杆头、突出的构件等尖锐突出物存在，致使铺设防水层15的基面状况较差，易对防水层15本身造成损伤，而且防水层15卷材的接茬工艺难以保证焊缝的质量和效果，易留下漏水隐患。显然，这种复合式支护结构一旦发生渗漏，漏水点难以查明，对结构修复带来很大困难。
参照图2和图3，本实用新型的隧道支护结构包括a.初期支护喷射混凝土层10，与隧道围岩相结合；b.二次衬砌模筑混凝土层20，与初期支护喷射混凝土层10的内壁相结合。
所述初期支护喷射混凝土层10同样由喷射在隧道围岩上的混凝土形成，以对开挖后的隧道构成初期支护。根据围岩条件，初期支护喷射混凝土层10的厚度一般在5～30cm。
所述二次衬砌模筑混凝土层20与初期支护喷射混凝土层10的内壁相结合，即在初期支护喷射混凝土层10形成后适时浇筑二次衬砌模筑混凝土层20。二次衬砌模筑混凝土层20的厚度一般在35～60cm。由于内壁凹凸不平的初期支护喷射混凝土层10可与二次衬砌模筑混凝土层20紧密结合，共同受力后不会发生层间错动，因此能提高支护结构的整体承载能力。
在上述技术方案的基础上，为满足公路、铁路隧道对防水性能的要求，可在所述二次衬砌模筑混凝土层20的内壁上设置防水层30。防水层30相对于二次衬砌模筑混凝土层20内置，防水层30的施工十方简便。由于当铺设或挂设安装防水层30时，二次衬砌模筑混凝土层20已经施作完毕，隧道结构本身已具备足够的安全度，因此可提高防水层30施工的安全性。由于二次衬砌模筑混凝土层20内壁平整，铺设或挂设防水层30后所形成的隧道内空表面平整美观，隧道通风阻力小，通风效果良好，有利于降低通风设备投资和能耗，减少运营成本。此外，防水层30具有良好的可维修性，在铺装或挂设安装防水层30前，可充分检验二次衬砌模筑混凝土层20的自防水能力和暴露防水工作缝的施作质量，若发现问题可及时修复，即使隧道在运营中产生了渗漏，也容易找到漏水点，并对二次衬砌模筑混凝土层20或防水层30进行局部修复。
为满足公路隧道对防水和防火性能的要求，并减少施工步骤和降低隧道施工成本，所述防水层30为防水防火复合层。所述防水层30可优选地采用防水防火复合材料制成，即防水层30由具有防水和防火性能的复合材料制成，或者将防水层与防火层复合为一体，也可在防水层30内壁上喷涂防火涂料。
所述防水层30的设置方式通常可以采用下述两种方式参照图2，防水防火复合层30贴壁铺装于二次衬砌模筑混凝土层20的内壁上；参照图3，防水防火复合层30通过安装构件26离壁挂设于二次衬砌模筑混凝土层20的内壁上，一般而言，防水防火复合层30距离二次衬砌模筑混凝土层20内壁2～10cm。
需要指出的是，上面所述只是用图解说明本实用新型隧道支护结构的一些原理。由于对相同技术领域的普通技术人员来说是很容易在此基础上进行若干修改和改动的，因此本说明书并非是要将本实用新型隧道支护结构局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本实用新型专利所申请的专利范围。
权利要求1.隧道支护结构，其特征是它包括a.初期支护喷射混凝土层(10)，与隧道围岩相结合；b.二次衬砌模筑混凝土层(20)，与初期支护喷射混凝土层(10)的内壁相结合。
2.如权利要求1所述的隧道支护结构，其特征是所述二次衬砌模筑混凝土层(20)的内壁上还设置有防水层(30)。
3.如权利要求2所述的隧道支护结构，其特征是所述防水层(30)为防水防火复合层。
4.如权利要求2或3所述的隧道支护结构，其特征是所述防水层(30)贴壁铺装于二次衬砌模筑混凝土层(20)的内壁上。
5.如权利要求2或3所述的隧道衬砌支护结构，其特征是所述防水层(30)通过安装构件(26)离壁挂设于二次衬砌模筑混凝土层(20)的内壁上。
6.如权利要求5所述的隧道支护结构，其特征是所述防水复合层(30)距离二次衬砌模筑混凝土层(20)内壁2～10cm。
7.如权利要求1所述的隧道支护结构，其特征是初期支护喷射混凝土层(10)的厚度为5～30cm。
8.如权利要求1所述的隧道支护结构，其特征是所述二次衬砌模筑混凝土层(20)的厚度为35～60cm。
专利摘要本实用新型公开了一种隧道支护结构，旨在提供一种不仅能提高支护结构的整体承载能力，而且施工工艺简便且具有良好可维修性的隧道支护结构。它包括a.初期支护喷射混凝土层(10)，与隧道围岩相结合；b.二次衬砌模筑混凝土层(20)，与初期支护喷射混凝土层(10)的内壁相结合。本实用新型的有益效果是，隧道支护结构的整体承载能力增强，可减小衬砌厚度，而且施工工艺简便，从而可有效地降低隧道建设成本；当防水层产生老化或不能满足防水要求时，能够较容易找到漏水点，可及时进行更换或对其进行局部修复，因此具有良好的可维修性，且不会对承载结构产生影响，操作简便，可有效保证了隧道结构整体耐久性达到设计使用年限。
文档编号E21D11/38GK2921279SQ20062003446
公开日2007年7月11日 申请日期2006年6月3日 优先权日2006年6月3日
发明者郑金龙, 李玉文, 邓刚, 李海清, 王联, 林国进, 田尚志, 钟勇 申请人:四川省交通厅公路规划勘察设计研究院