1.一种带蜂窝吸能装置的隧道支护结构,包括初支钢拱架(1)、初支喷射混凝土层(2)和二次衬砌层(3),其特征在于,所述初支钢拱架(1)主要由多段h型钢(11)组合而成,所述h型钢(11)组合的接头处设有蜂窝吸能装置(4),所述初支钢拱架(1)和蜂窝吸能装置(4)设于所述初支喷射混凝土层(2)中。
2.根据权利要求1所述的带蜂窝吸能装置的隧道支护结构,其特征在于,所述蜂窝吸能装置(4)包括连接器(41)与蜂窝吸能层(42),所述蜂窝吸能层(42)夹设于所述连接器(41)之间,所述h型钢(11)通过所述连接器(41)与蜂窝吸能装置(4)连接。
3.根据权利要求2所述的带蜂窝吸能装置的隧道支护结构,其特征在于,所述连接器(41)上设有预设螺栓(43),所述h型钢(11)的端头部设有连接板(12),所述连接板(12)上开设有用于与所述预设螺栓(43)相配合的螺栓孔。
4.根据权利要求2所述的带蜂窝吸能装置的隧道支护结构,其特征在于,所述蜂窝吸能层(42)包括多个蜂窝胞元,所述蜂窝胞元为中空结构,且所述蜂窝胞元的横截面呈正六边形,所述蜂窝胞元的开口朝向隧道中心。
5.根据权利要求4所述的带蜂窝吸能装置的隧道支护结构,其特征在于,所述蜂窝吸能装置(4)的最小总厚度为n×h,h由下式计算:
其中,n为蜂窝吸能装置(4)的个数,h为单个蜂窝吸能装置(4)的厚度,t为蜂窝胞元的壁厚,a为蜂窝胞元的长度,s为前期观测或预测隧道净空收敛值。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的带蜂窝吸能装置的隧道支护结构,其特征在于,所述蜂窝吸能装置(4)的长度l与相邻两个所述初支钢拱架(1)之间的间距k相等,相邻两个所述初支钢拱架(1)同一高度处的蜂窝吸能装置(4)相互连接。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的带蜂窝吸能装置的隧道支护结构,其特征在于,所述蜂窝吸能装置(4)的宽度b与所述初支喷射混凝土层(2)的厚度相等。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的带蜂窝吸能装置的隧道支护结构,其特征在于,所述隧道支护结构包括防水层(5)与锁脚锚杆(6),所述防水层(5)位于所述初支喷射混凝土层(2)底层,所述锁脚锚杆(6)与初支钢拱架(1)相连。
9.一种带蜂窝吸能装置的隧道支护结构的施工方法,其特征在于,包括以下步骤:
s1:采用多台阶预留核心土的方式开挖隧道,最顶部环形部分开挖完成后,施作防水层(5),然后架设初支钢拱架(1)与锁脚锚杆(6),架设初支钢拱架(1)时同步装设蜂窝吸能装置(4),再喷射初支喷射混凝土层(2);
s2:按照s1的施工方法继续向下开挖、施工,完成下一台阶的初支钢拱架(1)与初支喷射混凝土层(2)的施工;
s3:重复s2,直至所有初支钢拱架(1)与初支喷射混凝土层(2)完成施工,再完成仰拱部分施工;
s4:蜂窝吸能装置(4)在围岩应力作用下发生挤压变形,待蜂窝吸能装置(4)变形稳定后进行二次衬砌层(3)施工,即完成隧道支护结构的施工。
10.根据权利要求9所述的施工方法,其特征在于,喷射初支喷射混凝土层(2)时,所述蜂窝吸能装置(4)的蜂窝胞元开口处设有橡胶密封层(7),待蜂窝吸能装置(4)变形稳定后移除橡胶密封层(7),并使用喷射混凝土将蜂窝胞元填充,再进行二次衬砌层(3)施工。