智能型预应力混凝土衬砌隧洞的制作方法

本实用新型涉及一种属于隧洞技术领域，尤其涉及一种智能型预应力混凝土衬砌隧洞结构。

背景技术：

预应力混凝土是根据需要人为地引入某一数值与分布的反向荷载，用以部分或全部抵消外荷载所产生的拉应力的一种加筋混凝土。对压力隧洞而言，由于围岩的存在，可选用外加预应力法，采用圆环形扁千斤顶——由薄钢板制成的中空专用加压设备，在衬砌混凝土外层施加与内水压力反向的径向均布荷载，可以部分或全部抵消内水压力所产生的拉应力。值得指出的是，以往施加预应力必须采用专用灌浆泵，在洞内水压力作用之前必须完成，随之环向预压应力开始存在，并随洞内水压力的变化而变化——减小、消失或恢复原有预压应力。由于预压应力是靠围岩与衬砌混凝土共同维持的，故混凝土的徐变及围岩的塑性变形会直接影响预压应力的大小，只能靠超压、稳压等措施来减小预压应力的损失。而采用智能型预应力混凝土衬砌技术，则那些不可恢复的变形可随时自动地得到“补偿”，因为扁千斤顶在内水压力作用下它的体积可以增大以填补那些变形所造成的空间。

技术实现要素：

本实用新型提供一种克服现有单一技术的局限性，并解决上述问题的智能型预应力混凝土衬砌隧洞技术，它可以将那些不可恢复的变形所造成的预应力损失随时得到“补偿”。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种智能型预应力混凝土衬砌隧洞，包括：围岩、多个圆环形扁千斤顶和衬砌混凝土层，多个圆环形扁千斤顶沿隧洞纵向均匀设置于衬砌混凝土层和围岩之间，沿隧洞横剖面亦均匀对称布置成一个一个独立的加压环，各环之间不连通。每环的圆环形扁千斤顶之间通过连接钢管连接，且通过管道与隧洞内连通。多个圆环形扁千斤顶与围岩之间通过回填灌浆填平密实以传递荷载。

进一步的，所述圆环形扁千斤顶由多个扁千斤顶围成一个一个圆环形独立加压结构，每环的进出水管均与隧洞内连通。

在上述技术方案中，本实用新型提供的智能型预应力混凝土衬砌隧洞的有益效果为：当本实用新型充水发电时，随着本实用新型内水压力的不断增加而在衬砌混凝土层内会产生环向拉应力；同时，随着本实用新型内水位的不断升高，水流会不断通过进出水管由下而上逐渐进入圆环形扁千斤顶内，并且压力逐步升高到内水压力值，对衬砌混凝土层施加预应力而产生环向预压应力。由于拉应力与预压应力同时产生，且预压应力在数值上总是大于拉应力，故衬砌混凝土层内几乎仍为“零应力状态”。相反，当隧洞上游闸门关闭时，由于隧洞内水流与圆环形扁千斤顶内水流相连通，内水压力与扁千斤顶内的均匀水压力同时消失，故衬砌混凝土层恢复原有“零应力状态”。其突出优点是：采用水介质加压，且压力值与内水压力相同，通过扁千斤顶施加外均布压力，在加压期间，那些不可恢复的变形所造成的空间立刻会被扁千斤顶的变形所充填，即预压应力损失随时都能被“收复”，不会产生预压应力损失。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种智能型预应力混凝土衬砌隧洞的横向剖视图；

图2是本实用新型实施例提供的一种智能型预应力混凝土衬砌隧洞的纵向剖视图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。

如图1和2所示，本实用新型实施例所述的一种智能型预应力混凝土衬砌隧洞，包括：围岩1、多个圆环形扁千斤顶4和衬砌混凝土层2，多个圆环形扁千斤顶4设置于衬砌混凝土层2和围岩1之间，沿洞纵向均匀布置(如图2所示)，彼此之间呈独立的加压环，没有管道连接；圆环形扁千斤顶沿洞横剖面亦均匀对称布置如图1所示，独立成环，彼此之间均有管道6连接，且管道6与管道5连接，管道5穿过衬砌混凝土层之后与隧洞内连通(如图1所示)。圆环形扁千斤顶4与围岩1之间为回填灌浆层3，填平密实以传递荷载。所述圆环形扁千斤顶4一个一个围成圆环形独立结构，每环的进出水管5均与隧洞内连通。

当隧洞充水发电时，随着洞内水压力的不断增加而在衬砌混凝土层2内会产生环向拉应力；同时，随着洞内水位的不断升高，水流会不断由下而上逐渐进入圆环形扁千斤顶内，并且压力逐步升高，对衬砌混凝土层2施加预应力而产生环向预压应力。由于拉应力与预压应力同时产生，且预压应力在数值上总是大于拉应力，故衬砌混凝土层内几乎仍为“零应力状态”。相反，当隧洞上游闸门关闭时，由于洞内水流与圆环形扁千斤顶内水流相连通，内水压力与扁千斤顶4内的均匀水压力同时消失，故衬砌混凝土层恢复原有“零应力状态”。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，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技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。