防初衬崩塌的隧道防灾减灾结构的制作方法

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本实用新型属于隧道结构安全技术领域，特别是涉及一种防初衬崩塌的隧道防灾减灾结构。


背景技术：

[0002]
在山岭隧道施工中，一般以新奥法为理论基础，即以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时的进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分。但在施工过程中发现，由于围岩地质情况复杂多变，在岩体破碎区域，围岩自承能力较弱，特别是在断裂破碎带区域，围岩结构极不稳定，给隧道安全造成很大影响，目前在山岭隧道施工中普遍采用复合衬砌结构，即在隧道洞室上台阶开挖完成后，及时进行初衬施工，架设钢拱架并喷射混凝土，提高围岩稳定性。但由于洞室内空间及施工台车的限制以及施工工序的影响，初衬不能及时封闭成环，而且二衬的施工往往滞后于初衬，施工间隔一般达到70m以上。在初衬封闭成环之前，钢拱架端部一般采用锁脚锚杆进行加固，但在断裂破碎带内围岩较为破碎，锁脚锚杆的加固作用有限，而且注浆需要一段时间才可发挥锚固作用，因此在工程中时常会出现初衬崩塌事故，严重影响施工进度和工程安全。目前，为限制隧道收敛变形，一般采用两端分别铰接在隧道内壁上的横向支撑梁，该梁只能限制隧道两侧的挤压变形，无法为钢拱架提供向上的支撑力，有时在特殊情况如地震发生时，振动引起山岭隧道主结构体产生地震反应，有可能造成主体结构在强震中破坏，因此最大限度控制损失、增加安全系数和减少结构震动反应是山岭隧道建筑结构等系列工程当前需要解决的问题，这些不利因素对隧道洞口的施工安全提出了较大的挑战，由于目前公路隧道跨度越来越大，从以往的双车道隧道到目前的四车道隧道，隧道断面更趋向于扁平化，围岩变形难控制，设计施工技术较复杂。隧道初次衬砌的型钢拱架在隧道施工中起到了举足轻重的作用，其承担了初次衬砌未形成前的围岩压力，以及与初次衬砌混凝土形成型钢混凝土一起承担后续的围岩压力，随着隧道断面的扁平化，型钢拱架在施工过程中受力越来越复杂，拉力与压力交替变化的现象对山岭隧道建筑结构等系列工程施工安全提出了较大的挑战。


技术实现要素：

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为了解决上述存在的技术问题，本实用新型提供一种防初衬崩塌的隧道防灾减灾结构，对隧道结构起到有效地支撑和消除震动效应作用，使抗震支撑高效合理，保证施工进度安全，适用于断裂破碎带区域，特别在围岩结构极不稳定区域能给隧道安全提供保障，可以有效地增大整体设施对隧道顶部不稳定结构和松散土体的抗震支撑能力，能在隧道施工时为下部土体开挖提供保障。
[0004]
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
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一种防初衬崩塌的隧道防灾减灾结构，包括上层连接固定板、中层连接固定板、下层承载主支撑固定板、上波形连接协调消震固定板、下波形连接协调消震固定板、上震动效
应消除铅环结构件、下震动效应消除铅环结构件、内置消震体、支撑承载混合结构层、隧道结构本体、承载支撑柱结构、固定杆件、固定螺帽、上方协调填充垫层、内置支撑垫板结构，隧道结构本体的内部上侧设置下层承载主支撑固定板，下层承载主支撑固定板的上方设置中层连接固定板，中层连接固定板的上方设置上层连接固定板，上层连接固定板的上方设置上方协调填充垫层，上层连接固定板和中层连接固定板之间设置上波形连接协调消震固定板，中层连接固定板和下层承载主支撑固定板之间设置下波形连接协调消震固定板，上波形连接协调消震固定板由上波形连接板拱形节段和上波形连接板凹形节段交替连接而成，上波形连接板拱形节段的开口朝向和上波形连接板凹形节段的开口朝向相反，下波形连接协调消震固定板由下波形连接板拱形节段和下波形连接板凹形节段交替连接而成，下波形连接板拱形节段的开口朝向和下波形连接板凹形节段的开口朝向相反；
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上波形连接板拱形节段和上波形连接板凹形节段内设置上震动效应消除铅环结构件，上波形连接板凹形节段内的上震动效应消除铅环结构件与上层连接固定板之间设置内置支撑垫板结构，采用固定杆件将三者固定后设置固定螺帽锁紧，上波形连接板拱形节段内的上震动效应消除铅环结构件与中层连接固定板之间设置内置支撑垫板结构，下波形连接板拱形节段和下波形连接板凹形节段内设置下震动效应消除铅环结构件，下波形连接板拱形节段内的下震动效应消除铅环结构件与下层承载主支撑固定板之间设置内置支撑垫板结构，采用固定杆件将三者固定后设置固定螺帽锁紧，下波形连接板凹形节段内的下震动效应消除铅环结构件与中层连接固定板之间设置内置支撑垫板结构，采用固定杆件将中层连接固定板上下侧相对应的上震动效应消除铅环结构件和下震动效应消除铅环结构件连接固定后设置固定螺帽锁紧；上震动效应消除铅环结构件的内部、下震动效应消除铅环结构件的内部设置内置消震体，上层连接固定板与下层承载主支撑固定板之间的空腔内设置支撑承载混合结构层；
[0007]
下层承载主支撑固定板的底部两端对称设置承载支撑柱结构，承载支撑柱结构的一端与地面固定、另一端和下层承载主支撑固定板的底部固定连接。
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进一步地，上波形连接板拱形节段、上波形连接板凹形节段、下波形连接板拱形节段和下波形连接板凹形节段采用根据设计需求确定的低屈服点钢材制成。
[0009]
进一步地，上层连接固定板、中层连接固定板、下层承载主支撑固定板、上波形连接协调消震固定板、下波形连接协调消震固定板、固定杆件和内置支撑垫板结构采用镀锌处理。
[0010]
进一步地，内置消震体采用橡胶材料制作而成。
[0011]
进一步地，支撑承载混合结构层采用聚乙烯醇和细沙混合填充而成并在其中加入橡胶颗粒。
[0012]
进一步地，上震动效应消除铅环结构件的外径尺寸根据上波形连接板拱形节段和上波形连接板凹形节段的内径尺寸匹配设置。
[0013]
进一步地，下震动效应消除铅环结构件的外径尺寸根据下波形连接板拱形节段和下波形连接板凹形节段的内径尺寸匹配设置。
[0014]
本实用新型的优点效果是：
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本实用新型的有益效果是适应隧道结构安全技术领域发展方向和需要，对隧道结构起到有效地支撑和消除震动效应作用，对隧道顶松散土体进行高效支撑，可避免在工程
中出现初衬崩塌等事故，适用于断裂破碎带区域，特别在围岩结构极不稳定区域能给隧道安全提供保障，可以有效地增大整体设施对隧道顶部不稳定结构和松散土体的抗震支撑能力，能在隧道施工时为下部土体开挖提供保障。
附图说明
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图1为本实用新型防初衬崩塌的隧道防灾减灾结构侧面图示意图。
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图2为上波形连接协调消震固定板结构示意图。
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图3为下波形连接协调消震固定板结构示意图。
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图4为图1的局部放大示意图。
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图5为图4中a区域放大示意图。
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图中：1为上层连接固定板；2为中层连接固定板；3为下层承载主支撑固定板；4为上波形连接协调消震固定板；5为下波形连接协调消震固定板；6为上波形连接板拱形节段；7为上波形连接板凹形节段；8为下波形连接板拱形节段；9为下波形连接板凹形节段；10为上震动效应消除铅环结构件；11为下震动效应消除铅环结构件；12为内置消震体；13为支撑承载混合结构层；14为隧道结构本体；15为承载支撑柱结构；16为固定杆件；17为固定螺帽；18为上方协调填充垫层；19为内置支撑垫板结构。
具体实施方式
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为了进一步说明本实用新型，下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细地描述，但不能将它们理解为对本实用新型保护范围的限定。
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实施例：如图1~图5所示，一种防初衬崩塌的隧道防灾减灾结构，包括上层连接固定板1、中层连接固定板2、下层承载主支撑固定板3、上波形连接协调消震固定板4、下波形连接协调消震固定板5、上震动效应消除铅环结构件10、下震动效应消除铅环结构件11、内置消震体12、支撑承载混合结构层13、隧道结构本体14、承载支撑柱结构15、固定杆件16、固定螺帽17、上方协调填充垫层18、内置支撑垫板结构19，隧道结构本体14的内部上侧设置下层承载主支撑固定板3，下层承载主支撑固定板3的上方设置中层连接固定板2，中层连接固定板2的上方设置上层连接固定板1，上层连接固定板1的上方设置上方协调填充垫层18，上层连接固定板1和中层连接固定板2之间设置上波形连接协调消震固定板4，中层连接固定板2和下层承载主支撑固定板3之间设置下波形连接协调消震固定板5，上波形连接协调消震固定板4由上波形连接板拱形节段6和上波形连接板凹形节段7交替连接而成，上波形连接板拱形节段6的开口朝向和上波形连接板凹形节段7的开口朝向相反，下波形连接协调消震固定板5由下波形连接板拱形节段8和下波形连接板凹形节段9交替连接而成，下波形连接板拱形节段8的开口朝向和下波形连接板凹形节段9的开口朝向相反；
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上波形连接板拱形节段6和上波形连接板凹形节段7内设置上震动效应消除铅环结构件10，上波形连接板凹形节段7内的上震动效应消除铅环结构件10与上层连接固定板1之间设置内置支撑垫板结构19，采用固定杆件16将三者固定后设置固定螺帽17锁紧，上波形连接板拱形节段6内的上震动效应消除铅环结构件10与中层连接固定板2之间设置内置支撑垫板结构19，下波形连接板拱形节段8和下波形连接板凹形节段9内设置下震动效应消除铅环结构件11，下波形连接板拱形节段8内的下震动效应消除铅环结构件11与下层承载
主支撑固定板3之间设置内置支撑垫板结构19，采用固定杆件16将三者固定后设置固定螺帽17锁紧，下波形连接板凹形节段9内的下震动效应消除铅环结构件11与中层连接固定板2之间设置内置支撑垫板结构19，采用固定杆件16将中层连接固定板2上下侧相对应的上震动效应消除铅环结构件10和下震动效应消除铅环结构件11连接固定后设置固定螺帽17锁紧；上震动效应消除铅环结构件10的内部、下震动效应消除铅环结构件11的内部设置内置消震体12，上层连接固定板1与下层承载主支撑固定板3之间的空腔内设置支撑承载混合结构层13；
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下层承载主支撑固定板3的底部两端对称设置承载支撑柱结构15，承载支撑柱结构15的一端与地面固定、另一端和下层承载主支撑固定板3的底部固定连接。
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所述的上波形连接板拱形节段6、上波形连接板凹形节段7、下波形连接板拱形节段8和下波形连接板凹形节段9采用根据设计需求确定的低屈服点钢材制成。
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所述的上层连接固定板1、中层连接固定板2、下层承载主支撑固定板3、上波形连接协调消震固定板4、下波形连接协调消震固定板5、固定杆件16和内置支撑垫板结构19采用镀锌处理。
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所述的内置消震体12采用橡胶材料制作而成。
[0029]
所述的支撑承载混合结构层13采用聚乙烯醇和细沙混合填充而成并在其中加入橡胶颗粒。
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所述的上震动效应消除铅环结构件10的外径尺寸根据上波形连接板拱形节段6和上波形连接板凹形节段7的内径尺寸匹配设置。
[0031]
所述的下震动效应消除铅环结构件11的外径尺寸根据下波形连接板拱形节段8和下波形连接板凹形节段9的内径尺寸匹配设置。
[0032]
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。