一种减小隧道衬砌结构内力的结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及隧道开挖支护技术领域，具体涉及一种减小隧道衬砌结构内力的 结构，同时涉及一种减小隧道衬砌结构内力的结构的施工方法，适用于复杂地质条件下的 隧道（尤其是大断面隧道）上覆荷载大、地层沉降控制严格的隧道支护设计。
【背景技术】
[0002] 近些年来，随着我国公路、铁路及城市建设的高速发展，各种复杂地质条件下的大 断面、超大断面隧道建设越来越多。由于跨度大、高跨比小，超大断面隧道的围岩松散荷载 高度很高，围岩压力很大，进而导致支护结构拱部正弯矩、拱脚负弯矩以及拱顶沉降位移都 很大，因此，针对超大断面隧道的断面型式及支护参数一直以来都是工程界研宄的热点，并 取得了一定的成果。这些研宄成果虽对类似工程的建设提供了有价值的借鉴和参考，但其 研宄重点多集中在断面扁平率、支护参数等的细部优化研宄，其衬砌型式仍基于传统的由 初期支护与二次衬砌构成的常规复合式衬砌，未能有效解决衬砌结构内力巨大的问题，仍 需通过超强的初期支护与二次衬砌抵抗围岩的松散荷载及形变压力来保证结构的安全。 【实用新型内容】
[0003] 为解决上述现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种减小隧道衬砌结构内力 的结构，该结构结构简单，施工方便，有效地解决了复杂地质条件下隧道（尤其是大断面隧 道）支护结构内力过大以及地表沉降变形大的问题。
[0004] 实现本实用新型上述目的所采用的技术方案为：
[0005] 一种减小隧道衬砌结构内力的结构，至少包括导坑初期支护、厚边墙衬砌、拱部初 期支护、拱部二衬、仰拱二衬、仰拱初期支护和仰拱回填，拱部初期支护至少包括拱部拱架， 拱部初期支护上均匀分布有锚杆，导坑初期支护包括左侧导坑初期支护和右侧导坑初期支 护，其特征在于：左侧导坑初期支护和右侧导坑初期支护与围岩接触的侧壁上分别均匀设 有小导管，左侧导坑初期支护与围岩接触的侧壁内侧设有左侧厚边墙衬砌，右侧导坑初期 支护与围岩接触的侧壁内侧设有右侧厚边墙衬砌，左侧厚边墙衬砌与拱部初期支护连接的 部分中预埋有第一预埋钢板和第一锚固钢筋，第一锚固钢筋至少有两根，各第一锚固钢筋 垂直地固定于第一预埋钢板的一侧面上，右侧厚边墙衬砌与拱部初期支护连接的部分中预 埋有第二预埋钢板和第二锚固钢筋，第二锚固钢筋至少有两根，各第二锚固钢筋垂直地固 定于第二预埋钢板的一侧面上，拱部拱架的钢板两端的端面上分别固定有第一钢垫板和 第二钢垫板，第一钢垫板和第一预埋钢板的另一侧面连接，第二钢垫板和第二预埋钢板的 另一侧面连接。
[0006] 第一钢垫板和第一预埋钢板通过螺栓连接，第二钢垫板和第二预埋钢板通过螺栓 连接。
[0007] 第一钢垫板和第一预埋钢板焊接，第一预埋钢板上连接有第一角钢，第一角钢和 第一预埋钢板通过螺栓连接，第一角钢与第一钢垫板紧挨拱部二衬的侧壁紧密接触，第二 钢垫板和第二预埋钢板焊接，第二预埋钢板上连接有第二角钢，第二角钢和第二预埋钢板 通过螺栓连接，第二角钢与第二钢垫板紧挨拱部二衬的侧壁紧密接触。
[0008] 第一锚固钢筋和第二锚固钢筋均为2个，所有的第一锚固钢筋和第二锚固钢筋均 呈U型，两个第一锚固钢筋分别固定于第一预埋钢板侧面的相对侧边上，且两个第一锚固 钢筋的中间水平部分固定在第一预埋钢板上，两个第二锚固钢筋分别固定于第二预埋钢板 侧面的相对侧边上，且两个第二锚固钢筋的中间水平部分固定在第二预埋钢板上。
[0009] 左侧厚边墙衬砌与拱部二衬、仰拱二衬连接的部分中分别预埋有第一连接钢筋、 第三连接钢筋，第一连接钢筋和第三连接钢筋的一端分别位于左侧厚边墙衬砌外，且第一 连接钢筋位于左侧厚边墙衬砌外的部分与拱部二衬中的主筋连接，第三连接钢筋位于左侧 厚边墙衬砌外的部分埋入仰拱二衬中，右侧厚边墙衬砌与拱部二衬、仰拱二衬连接的部分 中分别预埋有第二连接钢筋、第四连接钢筋，第二连接钢筋和第四连接钢筋的一端分别位 于右侧厚边墙衬砌外，且第二连接钢筋位于右侧厚边墙衬砌外的部分与拱部二衬中的主筋 连接，第四连接钢筋位于右侧厚边墙衬砌外的部分埋入仰拱二衬中。
[0010] 本实用新型与现有技术相比，其有益效果和优点在于：
[0011] 1、该结构中，利用小导管注浆来提高围岩的力学特性，以及利用两侧厚边墙衬砌 的巨大刚度以及两侧厚边墙衬砌与拱部拱架、拱部二衬、仰拱二衬的特殊连接方式，很好地 控制该结构的水平变形，从而大大减少了该结构的内力。
[0012] 2、该结构中，拱部初期支护、拱部二衬均架立两侧厚边墙衬砌之上，厚边墙衬砌扩 大的基础底面与地基有了较大的接触面积，降低了地基应力，从而降低了地表沉降变形量。
[0013] 3、该结构内力大幅度减小，其安全可靠性大幅度提高，其支护强度可大幅度弱化， 试验表明，本实用新型的新方案较传统复合式衬砌方案拱部弯矩减小约80%，仰拱轴力减 小约90%。
[0014] 4、该结构适用范围广，不论是复杂地质条件下的隧道（尤其是大断面隧道），还 是对沉降控制严格的常规隧道，均能很好地减小其衬砌结构的应力，降低地表沉降变形的 情况发生。
[0015] 总之，该结构以及施工方法简单，施工方便，有效地解决了复杂地质条件下隧道 (尤其是大断面隧道）支护结构内力过大以及地表沉降变形大的问题。
【附图说明】
[0016] 图1为本实用新型提供的减小隧道衬砌结构内力的结构示意图。
[0017] 图2为图1中A采用实施例1所述的结构的局部剖视图。
[0018] 图3为图2的俯视图。
[0019] 图4为图2的左视图。
[0020] 图5为图1中A采用实施例2所述的结构的局部剖视图。
[0021] 图6为图5的俯视图。
[0022] 图7为图5的左视图。
[0023] 图8为右侧厚边墙衬砌的剖视图。
[0024] 图9为本实用新型提供的减小隧道衬砌结构内力的结构与传统的复合式衬砌结 构的弯矩计算的结果对比图。
[0025] 图10为本实用新型提供的减小隧道衬砌结构内力的结构与传统的复合式衬砌结 构的剪力计算的结果对比图。
[0026] 图11为本实用新型提供的减小隧道衬砌结构内力的结构与传统的复合式衬砌结 构的轴力计算的结果对比图。
[0027] 其中，1-导坑初期支护、2-小导管、3-右侧厚边墙衬砌、4-拱部初期支护、5-锚杆、 6_拱部二衬、7-仰拱初期支护、8-仰拱二衬、9-仰拱回填、10-拱架、11-第二钢垫板、12-第 二预埋钢板、13-第二锚固钢筋、14-第二角钢、15-螺栓、16-第四连接钢筋、17-第二连接钢 筋。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图对本实用新型提供的减小隧道衬砌结构内力的结构进行详细说明。
[0029] 实施例1
[0030] 本实施例提供的减小隧道衬砌结构内力的结构如图1所示，该结构至少包括导坑 初期支护1、拱部初期支护4、仰拱初期支护7、拱部二衬6、仰部二衬8和仰拱回填9。拱部 初期支护至少包括拱部拱架10,拱部初期支护上均匀分布有锚杆5。导坑初期支护1包括 左侧导坑初期支护和右侧导坑初期支护。左侧导坑初期支护和右侧导坑初期支护与围岩接 触的侧壁上分别均匀设有小导管2。左侧导坑