一种动态变形可调的隧道加固结构及施工方法与流程

本发明涉及岩土工程，特别涉及大变形隧道加固及变形调节。

背景技术：

地球表面的山体形成机理不同，并且受到地壳运动或地层结构等多因素的影响，故山体的地层岩性、地层应力是复杂的、多变的，当变化幅度较小时，对修建在山体中的隧道影响较小，隧道加固及变形控制相对容易，但当变化幅度增大以后，修建的隧道工程就必须解决由于地层岩性及地应力等不均匀性引起的巨大工程问题，特别是解决不均匀变形成为隧道修建的关键。为此，提出一种动态变形可调的隧道加固结构及施工方法具有重要的意义。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种动态变形可调的隧道加固结构，以有效控制隧道的不确定的不均匀变形，且具有较好的经济性，施工方便。

本发明解决该技术问题采用技术方案如下：

本发明的一种动态变形可调的隧道加固结构，包括沿隧道围岩环向构筑的隧道衬砌结构，以及构筑于隧道衬砌结构仰拱之上的隧道底座，其特征是：在隧道围岩横截面上环向间隔设置向内钻孔形成的加固孔，各加固孔内设置调节加固锚杆；调节加固锚杆由钢花管和设置于其内腔中的电加热器件构成，通过钢花管高压注入可熔固体浆液，可熔固体浆液冷却后在钢花管内腔和加固孔四周岩土体内形成可熔灌注体。在隧道衬砌结构、隧道底座内设置与加固孔对应的预留孔，预留孔的外端口上可拆卸设置对其形成密封的开关。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种动态变形可调的隧道加固结构的施工方法，该方法包括如下步骤：

①分步开挖隧道，并分步在隧道围岩周壁环向间隔钻孔形成加固孔；

②组装好调节加固锚杆，并置入加固孔中，通过钢花管高压注入可熔固体浆液；

③重复步骤①和②，完成所有调节加固锚杆的施工；

④构筑隧道衬砌结构；

⑤构筑隧道底座；

⑥变形调节，根据变形调节部位确定需要调节的调节加固锚杆，根据调节量确定相应调节加固锚杆中电加热器件的通电时间，通电加热熔化其内的可熔灌注体，并从预留孔排出；

⑦变形调节完成后封闭预留孔。

本发明的有益效果是，利用在隧道四周设置调节加固锚杆，既可以加固隧道，又可以通过调整调节加固锚杆内腔中的可熔灌注体，使得调节加固锚杆具有可压缩性，从而使得隧道四周岩体具有变形调整空间，从而有效控制隧道的不确定的不均匀变形；隧道变形控制位置可变，调节变形量易控，变形可动态操作，同时具有较好的经济性和环保等特点，具有广阔推广应用价值。

附图说明

本说明书包括如下两幅附图：

图1是本发明一种动态变形可调的隧道加固结构的结构示意图。

图2是本发明一种动态变形可调的隧道加固结构的调节加固锚杆结构示意图。

图中示出构件名称及所对应的标记：隧道衬砌结构1、隧道底座2、调节加固锚杆3、预留孔4、开关5、钢花管31、柔性保护套32、可熔灌注体33、电阻丝34。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

参照图1和图2，本发明一种动态变形可调的隧道加固结构，包括沿隧道围岩环向构筑的隧道衬砌结构1，以及构筑于隧道衬砌结构1仰拱之上的隧道底座2。在隧道围岩横截面上环向间隔设置向内钻孔形成的加固孔，各加固孔内设置调节加固锚杆3。参照图2，调节加固锚杆3由钢花管31和设置于其内腔中的电加热器件构成，通过钢花管31高压注入可熔固体浆液，可熔固体浆液冷却后在钢花管31内腔和加固孔四周岩土体内形成可熔灌注体33，固体状态的可熔灌注体33具有一定的强度。在隧道衬砌结构1、隧道底座2内设置与加固孔对应的预留孔4，预留孔4的外端口上可拆卸设置对其形成密封的开关5。

本发明在隧道四周设置调节加固锚杆3，既可以加固隧道，又可以通过调整调节加固锚杆3内腔中的可熔灌注体33，使得调节加固锚杆3具有可压缩性，从而使得隧道四周岩体具有变形调整空间，从而有效控制隧道的不确定的不均匀变形。隧道变形控制位置可变，调节变形量易控，变形可动态操作，同时具有较好的经济性和环保等特点，具有广阔推广应用价值。

参照图2，所述电加热器件由沿钢花管31轴线延伸的电阻丝35和包裹于其外的柔性保护套32构成。

参照图1和图2，本发明一种动态变形可调的隧道加固结构的施工方法，包括如下步骤：

①分步开挖隧道，并分步在隧道围岩周壁环向间隔钻孔形成加固孔；

②组装好调节加固锚杆3，并置入加固孔中，通过钢花管31高压注入可熔固体浆液；

③重复步骤①和②，完成所有调节加固锚杆3的施工；

④构筑隧道衬砌结构1；

⑤构筑隧道底座2；

⑥变形调节，根据变形调节部位确定需要调节的调节加固锚杆3，根据调节量确定相应调节加固锚杆3中电加热器件的通电时间，通电加热熔化其内的可熔灌注体33，并从预留孔4排出；

⑦变形调节完成后封闭预留孔4。

在步骤⑥中，如果隧道顶部或底部变形过大，则连通隧道两侧调节加固锚杆3中的电加热器件，打开预留孔4处开关5，让熔化后可熔灌注体33部分排出；如果隧道两侧变形过大，则连通隧道顶部或底部的调节加固锚杆3中的电加热器件，打开预留孔4处开关5，让熔化后可熔灌注体33部分排出。

以上所述只是用图解说明本发明一种动态变形可调的隧道加固结构及其施工方法的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和施工方法适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

技术特征：

技术总结
一种动态变形可调的隧道加固结构及施工方法，以有效控制隧道的不确定的不均匀变形，且具有较好的经济性，施工方便。包括沿隧道围岩环向构筑的隧道衬砌结构，以及构筑于隧道衬砌结构仰拱之上的隧道底座，在隧道围岩横截面上环向间隔设置向内钻孔形成的加固孔，各加固孔内设置调节加固锚杆。调节加固锚杆由钢花管和设置于其内腔中的电加热器件构成，通过钢花管高压注入可熔固体浆液，可熔固体浆液冷却后在钢花管内腔和加固孔四周岩土体内形成可熔灌注体。在隧道衬砌结构、隧道底座内设置与加固孔对应的预留孔，预留孔的外端口上可拆卸设置对其形成密封的开关。

技术研发人员：姚裕春;李安洪;赵青海;袁碧玉;周成;肖朝乾;曾永红
受保护的技术使用者：中铁二院工程集团有限责任公司
技术研发日：2017.06.14
技术公布日：2017.10.03