一种湿陷性黄土隧道支护结构的制作方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及隧道支护技术领域，特别涉及一种湿陷性黄土隧道支护结构。【【背景技术】】
[0002]我国黄土和黄土状土分布面积约64万km2，是国土面积的6.3%，广泛分布于黄河中游地区，西起贺兰山，东到太行山，北起长城，南到秦岭，面积约27万km2，地层全、厚度大、分布连续且多具湿陷性。湿陷性黄土是一种特殊性质的土，其土质较均匀、结构疏松、垂直节理发育。在未受水浸湿时，一般强度较高，压缩性较小。当在一定压力下受水浸湿，土结构会迅速破坏，产生较大附加下沉，强度迅速降低。引起黄土湿陷的原因是黄土以粉粒和亲水弱的矿物为主，具有大孔结构，天然含水量小，具有粘粒的强结合水连结和盐分的胶结连结，在干燥时可以承担一定荷载而变形不大，但浸湿后，土粒连结显著减弱，引起土结构破坏产生湿陷变形。
[0003]黄土湿陷性对隧道结构的危害非常大，施工期间常导致围岩变形迅速增大乃至坍塌、初期支护受力增大甚至开裂，运营期间导致二次衬砌开裂、隧道渗漏水等问题，因此，在湿陷性黄土围岩条件下进行隧道建设，应防止黄土湿陷对隧道结构产生的危害，要特别注意防止水的渗入，并采取必要的人工土质改良或其他防治措施。但是，目前根据新奥法施工的隧道一般是采用锚杆加喷射混凝土的支护方法，由于喷射混凝土时必然夹带有水，湿陷性黄土吸收混凝土中的水分容易变得不稳定，而且锚杆在黄土隧道中的作用机理尚不明确，使得黄土地区不适宜采用传统的锚杆加喷射混凝土的支护方式。而适用于软土的盾构法，由于是采用泥水平衡原理，在开挖面同样会有水，使得开挖面黄土吸水容易变得不稳定。现有的方法中还没有在无水环境下进行的支护方案，因此，研究黄土地区无水环境下的隧道支护结构具有重要的意义。
【【实用新型内容】】
[0004]为解决现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种湿陷性黄土隧道支护结构，该隧道支护结构不仅能满足隧道结构安全及稳定性要求，而且可以改善隧道施工环境并降低工程造价。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0006]—种湿陷性黄土隧道支护结构，包括钢管混凝土结构支架和预制钢筋混凝土管片3，所述的钢管混凝土结构支架沿隧道长度方向间隔设置，沿隧道的周向设置一周，钢管混凝土结构支架的外侧面紧贴隧道洞壁的围岩8，所述的预制钢筋混凝土管片3填充并固定于两榀钢管混凝土结构支架之间，钢管混凝土结构支架与预制钢筋混凝土管片3之间的接触处密封;钢管混凝土结构支架与预制钢筋混凝土管片3的内侧面上设置有模筑混凝土层6;所述的钢管混凝土结构支架包括空心钢管I和填充在空心钢管I内腔中的混凝土 2。
[0007]所述的钢管混凝土结构支架与预制钢筋混凝土管片3的内侧面和模筑混凝土层6之间设置有防水层5，所述的防水层5紧贴钢管混凝土结构支架与预制钢筋混凝土管片3的内侧面，模筑混凝土层6紧贴防水层5。
[0008]所述的空心钢管I的横截面形状选用矩形，沿着隧道的周向，空心钢管I包括若干分段，且空心钢管I上设置有若干个套管7，相邻两分段之间通过套管7固定密封连接。
[0009]所述的空心钢管I靠近顶部的侧面上开设有注浆孔和排气孔。
[0010]所述的钢管混凝土结构支架与预制钢筋混凝土管片3之间的接触处通过沥青4进行密封。
[0011]所述的预制钢筋混凝土管片3之间通过螺栓连接，相邻的预制钢筋混凝土管片3之间的接缝处密封。
[0012]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是，在隧道开挖之后，立即将空心钢管紧贴围岩设置，空心钢管能及时提供一定的支撑，防止隧道的围岩松弛，保证后续施工安全进行；因为空心钢管重量轻，方便施工安装，可大幅度减小钢材用量，有利于降低工程造价;在空心钢管内填充灌注混凝土 (或钢纤维混凝土)后形成钢管混凝土结构支架，充分发挥钢管和混凝土这两种材料各自的优点，形成“1+1>2”的效果；用预制钢筋混凝土管片替代现有技术中的喷射混凝土不仅可以消除混凝土硬化过程引起的围岩松弛和松动圈扩大，而且可以改善隧道施工环境，实现“无尘”施工;在钢管混凝土结构支架与预制钢筋混凝土管片之间接缝处灌注沥青，防止接缝处渗漏水;在钢管混凝土结构支架与预制钢筋混凝土管片平齐的表面设置隧道防水层，能够保证防水层运营期间完整、有效工作;模筑混凝土的强度高，质量有保证，确保在降雨入渗、浸水扰动等围岩弱化条件下隧道结构具有足够的安全系数。
【【附图说明】】
[0013]图1是本实用新型的横断面结构示意图；
[0014]图2是本实用新型的纵向结构示意剖视图；
[0015]图3是本实用新型的空心钢管及灌注混凝土安装的结构示意图；
[0016]图4是本实用新型的预制钢筋混凝土管片安装的结构示意图。
[0017]图中示出部位、构件名称及所对应的标记:1_空心钢管、2-混凝土、3-预制钢筋混凝土管片、4-沥青、5-防水层、6-模筑混凝土层、7-套管、8-围岩。
【【具体实施方式】】
[0018]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0019]如图1至图4所示，一种湿陷性黄土隧道支护结构，包括钢管混凝土结构支架和预制钢筋混凝土管片3，所述的钢管混凝土结构支架沿隧道长度方向间隔设置，沿隧道的周向设置一周，钢管混凝土结构支架的外侧面紧贴隧道洞壁的围岩8，所述的预制钢筋混凝土管片3填充并固定于两榀钢管混凝土结构支架之间，钢管混凝土结构支架与预制钢筋混凝土管片3之间的接触处密封;钢管混凝土结构支架与预制钢筋混凝土管片3的内侧面上设置有模筑混凝土层6;所述的钢管混凝土结构支架包括空心钢管I和填充在空心钢管I内腔中的混凝土 2。
[0020]所述的钢管混凝土结构支架与预制钢筋混凝土管片3的内侧面和模筑混凝土层6之间设置有防水层5，所述的防水层5紧贴钢管混凝土结构支架与预制钢筋混凝土管片3的内侧面，模筑混凝土层6紧贴防水层5。
[0021]所述的空心钢管I的横截面形状选用矩形，沿着隧道的周向，空心钢管I包括若干分段，且空心钢管I上设置有若干个套管7，相邻两分段之间通过套管7固定密封连接。
[0022]所述的空心钢管I上开设有注浆孔和排气孔，所述的注浆孔和排气孔开设在空心钢管I靠近顶部的侧面上。
[0023]所述的钢管混凝土结构支架与预制钢筋混凝土管片3之间的接触处通过沥青4进行密封。
[0024]所述的预制钢筋混凝土管片3之间通过螺栓连接，相邻的预制钢筋混凝土管片3之间的接缝处密封。
[0025]所述空心钢管在隧道开挖之后立即紧贴隧道洞壁围岩8间隔设置，且围绕隧道一周，处于隧道支护的最外层;在空心钢管I内填充混凝土2，混凝土2选用灌注混凝土或钢纤维混凝土，形成钢管混凝土结构支架;在所述相邻两榀钢管混凝土结构支架之间填充预制钢筋混凝土管片3，所述预制钢筋混凝土管片3与钢管混凝土结构支架内侧的表面平齐，钢管混凝土结构支架的内侧面为空心钢管在隧道内围绕隧道一周后处于内侧的表面，预制钢筋混凝土管片3的内侧面为与钢管混凝土结构支架的内侧面处于同一侧的表面