专利名称：一种水工隧洞固结圈承力结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水工隧洞承力结构，特别是一种水工隧洞固结圈承力结构。
背景技术：
水工隧洞是水利水电工程中常见的水工建筑物，通常水工隧洞以钢筋混凝土作为 衬砌承力结构。水工隧洞一般均要进行固结灌浆，并且在洞身开挖时，为了保证施工期的安 全，均设置了一定数量的一次支护锚杆。传统的结构计算中未考虑固结灌浆与一次支护锚 杆在结构中的作用，将外水压力直接作用到隧洞衬砌混凝土上进行计算。在高外水压力作 用下，按照我国传统的理论分析方法和工程处理方法，隧洞所需衬砌结构厚度大，需要更大 的开挖尺寸，从而增加了工程量，延长了工期，在经济上造成了浪费。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种水工隧洞固结圈承力结构。该水工 隧洞固结圈承力结构可减薄水工隧洞的混凝土衬砌厚度，减小隧洞开挖洞径，从而减少工 程量、縮短工期、节省工程投资。 为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案一种水工隧洞固结圈承力结构。包 括隧洞衬砌混凝土和灌浆有效固结圈，隧洞衬砌混凝土通过一次支护锚杆与灌浆有效固结 圈连接为一体。 上述的水工隧洞固结圈承力结构中，有效固结圈的厚度d为3 10m。 前述的水工隧洞固结圈承力结构中，一次支护锚杆是与隧洞衬砌混凝土的衬砌钢
筋焊接在一起。 本实用新型的有益效果与现有技术相比，本实用新型由隧洞衬砌混凝土和灌浆 有效固结圈构成，通过有效固结圈和隧洞衬砌混凝土共同承担外水压力，从而减薄了隧洞 衬砌混凝土的厚度，减小了隧洞开挖洞径，减少了工程量，縮短了工期，节省了工程投资，具 有显著的经济效益和良好的适应性。有效固结圈就是在隧洞周围一定厚度内形成相对不透 水的围岩圈，其渗透系数不大于1 3X10—Scm/s，有效固结圈与隧洞衬砌混凝土的渗透系 数相当，两者范围内的渗流场梯度很小，隧洞衬砌混凝土与有效固圈接触面的水荷载增量 接近于零，在隧洞衬砌混凝土表面没有外水压力。外水压力作用于有效固结圈表面，隧洞衬 砌混凝土和有效固结圈在一次支护锚杆的联结下，形成了围岩固结圈承担外水压力的联合 受力结构。在设计中要保证有效固结圈厚至少3m。围岩固结圈与隧洞衬砌混凝土联合受 力结构承担外水压力，从而减薄了隧洞衬砌混凝土厚度，减小了隧洞开挖洞径。在本实用新 型中，当完成隧洞的衬砌混凝土后，通过一次支护锚杆和固结灌浆，将围岩与隧洞衬砌混凝 土连成了整体，形成了联合受力结构。围岩通过固结灌浆，一方面围岩的完整性和变性模量 得以提高，另一方面围岩的渗透性也大大降低，改变了水流在岩体中的渗透性能。经过固结 灌浆的围岩，会变为相对不透水层。通过一次支护锚杆联结隧洞衬砌混凝土与围岩，加大了 隧洞衬砌混凝土与围岩接触面的粘结力，同时，一次支护锚杆还起到传递拉(压)应力的作用，使两者客观上成为整体的受力结构。
图1是本实用新型的结构示意图； 图中l-隧洞衬砌混凝土，2-灌浆有效固结圈，3-支护锚杆，4-固结圈，5-围岩， 6-固结灌浆孔。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的说明。
具体实施方式
实施例。如图1所示，包括隧洞衬砌混凝土 1和灌浆有效固结圈2，隧洞衬砌混凝 土1通过支护锚杆3与灌浆有效固结圈2连接为一体。有效固结圈2的厚度d根据实际情 况确定，通常为3 10m，但最少不少于3m，有效固结圈2的渗透系数不大于1 3X 10—5cm/
So 水工隧洞固结圈承力结构的核心要素是控制固结灌浆的工艺和质量，为保证形成 有效的固结圈，采用如下的配套技术 (1)围岩基本要求岩溶灰岩中具有一定自稳能力的I、II、III类围岩和通过一定 加固措施达到自稳条件的IV类围岩可作为围岩基本条件要求。应有下列特征a.首先应 是岩石，具有整体性和一定的完整性，不是散粒体。b.通过加固后能自稳，对隧洞衬砌不产 生附加荷载，能作为承力体或传力体。C.应具有一定的厚度，不小于一倍洞高(宽)。 (2)锚杆布置全部利用一次支护锚杆，在未作一次支护的底板(拱)增加结构锚 杆，在不衬砌顶拱的无压洞段边墙上设中空预应力锚杆加固。为保证良好的连接性能和较 高的强度，一次支护锚杆3采用II级钢筋，直径采用22 32mm。 一次支护锚杆3的间排距 和外露长度，采用一次支护锚杆的相关参数，增加的结构锚杆也采用相应洞段的支护参数， 其外露长度与相应洞段的混凝土衬砌厚度相适应，并要求一次支护锚杆与隧洞衬砌混凝土 的衬砌钢筋焊接。这样，与传统的隧洞处理措施相比，并不额外的增加工程量。在一些洞段 的顶拱可以不衬砌也可满足水力学条件的要求，在这种情况下，在不衬砌顶拱的无压洞段 边墙上设中空预应力锚杆加固，以形成围岩固结圈4。鉴于锚杆在围岩"固结圈"承力体系 中的重要作用，对锚杆进行无损检测，采用无损检测的内容为锚杆长度和锚杆孔注浆饱和 度。在锚杆注浆强度达到80%后进行检测(一般7d左右)。 (3)固结灌浆技术及检测评价根据围岩"固结圈"结构要求，结合隧洞围岩工程 地质、水文地质情况以及固结灌浆的试验研究成果，确定水工隧洞的固结灌浆参数。 灌浆工艺控制先回填灌浆后固结灌浆的顺序，回填灌浆在衬砌混凝土达到70% 设计强度后进行，在回填灌浆部位的固结灌浆在回填灌浆7d后进行。固结灌浆采用"自上
而下、孔内循环"的灌浆工艺，灌浆严格按环间分序，环内加密原则，先i序 L后n序 L采
用P. 0. 42. 5MPa普通硅酸盐水泥，水工隧洞帷幕前洞段所用水泥细度要求能过80 y m方孔 筛的筛余量不得大于2% ，帷幕后筛余量不得大于5% 。 根据围岩"固结圈"灌浆试验成果，为保证灌浆的效果达到形成"固结圈"的要求， 提出了固结灌浆的检测评价的压水检查和物探测试双控标准①压水检查标准灌浆结束 3 7天后，进行压水检查，采用单点法压水，压力为该孔段最大灌浆压力的80% ，如大于
1. 0Mpa，则采用1. OMpa。合格标准有压段q《1. 5Lu，无压段q《3Lu，孔段合格率不小于 85%。不合格孔段Lu值不超过规定值的150%，且不集中。②物探测试标准灰岩洞段岩 体波速单孔、跨孔测试均^ 3800m/s ;九级滩页岩洞段、充填型溶洞段岩体波速单孔、跨
孔测试均^ 2200m/s。③任一灌桨单元检查评价必须同时满足上述两条标准。 本实用新型的实施方式不限于上述实施例，在不脱离本实用新型宗旨的前提下做
出的各种变化均属于本实用新型的保护范围之内。
权利要求一种水工隧洞固结圈承力结构，其特征在于包括隧洞衬砌混凝土(1)和灌浆有效固结圈(2)，隧洞衬砌混凝土(1)通过一次支护锚杆(3)与灌浆有效固结圈(2)连接为一体。
2. 根据权利要求l所述的水工隧洞固结圈承力结构，其特征在于所述有效固结圈(2)的厚度d为3 10m。
3. 根据权利要求1所述的水工隧洞固结圈承力结构，其特征在于所述的一次支护锚 杆(3)与隧洞衬砌混凝土 (1)的衬砌钢筋焊接在一起。
专利摘要本实用新型公开了一种水工隧洞固结圈承力结构，包括隧洞衬砌混凝土(1)和灌浆有效固结圈(2)，隧洞衬砌混凝土(1)通过一次支护锚杆(3)与灌浆有效固结圈(2)连接为一体。本实用新型由隧洞衬砌混凝土和灌浆有效固结圈构成，通过有效固结圈和隧洞衬砌混凝土共同承担外水压力，从而减薄了隧洞衬砌混凝土的厚度，减小了隧洞开挖洞径，减少了工程量，缩短了工期，节省了工程投资，具有显著的经济效益和良好的适应性。
文档编号E21D21/00GK201474703SQ20092030924
公开日2010年5月19日 申请日期2009年8月31日 优先权日2009年8月31日
发明者吴基昌, 张晋秋, 杨泽艳, 杨秋, 湛正刚, 罗光其, 赵继勇, 黄琼 申请人:中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院