一种高耐久性的复合式隧道衬砌结构的制作方法

1.本实用新型涉及公路隧道工程技术领域，具体是一种高耐久性的复合式隧道衬砌结构。


背景技术：

2.在公路隧道工程中，隧道衬砌是指支持和维护隧道的长期稳定和耐久性的永久结构物。常用的隧道衬砌材料有：混凝土及钢筋混凝土、片石混凝土、料石、混凝土预制块以及喷射混凝土等。
3.然而实践表明，现有隧道衬砌在使用中存在耐久性欠佳，易出现裂缝，导致渗水现象的发生，带来较大的安全隐患，影响交通安全。


技术实现要素：

4.本实用新型为了解决现有隧道衬砌在使用中耐久性欠佳、易出现裂缝影响交通安全的问题，提供了一种高耐久性的复合式隧道衬砌结构。
5.本实用新型是采用如下技术方案实现的：
6.一种高耐久性的复合式隧道衬砌结构，包括若干根沿径向锚固于隧道围岩内部的锚杆；还包括设置于隧道首端与尾端的第一衬砌体，两个第一衬砌体均沿轴向向内延伸设置有第二衬砌体，两个第二衬砌体之间设置有第三衬砌体；第一衬砌体的初期支护的内部、第二衬砌体的初期支护的内部均设置有与锚杆固定的钢拱架总成，位于第一衬砌体的初期支护内部的钢拱架总成上还固定有若干根沿轴向布置且沿周向等间距分布的超前小导管；第一衬砌体的二次衬砌、第二衬砌体的二次衬砌、第三衬砌体的二次衬砌均是由钢纤维混凝土制成的。
7.使用时，针对围岩条件较差的隧道首端与尾端，第一衬砌体的钢拱架总成与超前小导管能够显著提升第一衬砌体的支护作用，提升隧道首端与尾端衬砌结构的稳定性，避免围岩坍塌引发交通事故；此外，本实用新型将两个第一衬砌体沿轴向向内延伸设置第二衬砌体，通过第二衬砌体的钢拱架总成对接近隧道首端与尾端部分的围岩进行支护，并在两个第二衬砌体之间的围岩整体性较好的隧道中间段设置第三衬砌体，在保证隧道结构稳定性的基础上，降低了施工成本。同时，本实用新型中第一衬砌体的二次衬砌、第二衬砌体的二次衬砌、第三衬砌体的二次衬砌均采用钢纤维混凝土结构，避免了混凝土剥落、坑槽病害的出现，降低了二次衬砌混凝土出现早期裂缝的概率，大幅度提高了二次衬砌结构的耐久性。
8.所述钢拱架总成包括若干个沿轴向等间距分布的拱形钢架和若干根沿轴向放置且沿周向等间距分布的纵向连接筋，纵向连接筋交叉固定于拱形钢架的内拱面。
9.位于隧道首端的各根超前小导管均呈首低尾高的倾斜状，且其首端均焊接于位于隧道首端的拱形钢架上；位于隧道尾端的各根超前小导管均呈首高尾低的倾斜状，且其尾端均焊接于位于隧道尾端的拱形钢架上。
10.该结构设计方便将浆液沿超前小导管注入围岩岩体内，使浆液与围岩裂隙充分接触并凝固，将原有的松散土颗粒或裂隙胶结成整体，形成一个全新的强度大、防水性能良好的固结体，大幅度提升了隧道首端与尾端围岩的结构稳定性。
11.各根超前小导管与隧道轴线的夹角均为6
°‑
10
°
。
12.第一衬砌体的二次衬砌、第二衬砌体的二次衬砌、第三衬砌体的二次衬砌的厚度均为21cm
‑
28cm。
13.该结构设计大幅度减少了隧道开挖量及二次衬砌的钢纤维混凝土量，在提高二次衬砌耐久性的基础上，降低了本实用新型的施工成本。
14.所述拱形钢架是由工字钢制成的。
15.所述锚杆的设置间距为0.5m
‑
1.2m；所述纵向连接筋的设置间距为1m
‑
1.2m。
16.本实用新型结构设计合理可靠，实现了提高隧道衬砌耐久性的目的，而且避免了混凝土剥落、坑槽病害的出现，降低了二次衬砌混凝土出现早期裂缝的概率，进一步提高了二次衬砌结构的耐久性，同时结构稳定，支护效果好，提高了隧道围岩的结构稳定性，进而有效提升了交通行驶的安全性；进一步的，通过合理设计各个隧道段的衬砌结构，降低二次衬砌的厚度，降低了本复合式衬砌结构的施工成本，具有施工便捷、经济效益可观的优点。
附图说明
17.图1是本实用新型中第一衬砌体的结构示意图；
18.图2是本实用新型中第二衬砌体的结构示意图；
19.图3是本实用新型中第三衬砌体的结构示意图；
20.图4是本实用新型的整体结构示意图。
21.图中，1
‑
锚杆，2
‑
第一衬砌体的初期支护，3
‑
第二衬砌体的初期支护，4
‑
超前小导管，5
‑
第一衬砌体的二次衬砌，6
‑
第二衬砌体的二次衬砌，7
‑
第三衬砌体的二次衬砌，8
‑
拱形钢架，9
‑
纵向连接筋，10
‑
第三衬砌体的初期支护。
具体实施方式
22.一种高耐久性的复合式隧道衬砌结构，包括若干根沿径向锚固于隧道围岩内部的锚杆1；还包括设置于隧道首端与尾端的第一衬砌体，两个第一衬砌体均沿轴向向内延伸设置有第二衬砌体，两个第二衬砌体之间设置有第三衬砌体；第一衬砌体的初期支护2的内部、第二衬砌体的初期支护3的内部均设置有与锚杆1固定的钢拱架总成，位于第一衬砌体的初期支护2内部的钢拱架总成上还固定有若干根沿轴向布置且沿周向等间距分布的超前小导管4；第一衬砌体的二次衬砌5、第二衬砌体的二次衬砌6、第三衬砌体的二次衬砌7均是由钢纤维混凝土制成的。
23.所述钢拱架总成包括若干个沿轴向等间距分布的拱形钢架8和若干根沿轴向放置且沿周向等间距分布的纵向连接筋9，纵向连接筋9交叉固定于拱形钢架8的内拱面。位于隧道首端的各根超前小导管4均呈首低尾高的倾斜状，且其首端均焊接于位于隧道首端的拱形钢架8上；位于隧道尾端的各根超前小导管4均呈首高尾低的倾斜状，且其尾端均焊接于位于隧道尾端的拱形钢架8上。各根超前小导管4与隧道轴线的夹角均为6
°‑
10
°
。第一衬砌体的二次衬砌5、第二衬砌体的二次衬砌6、第三衬砌体的二次衬砌7的厚度均为21cm
‑
28cm。
所述拱形钢架8是由工字钢制成的。所述锚杆1的设置间距为0.5m
‑
1.2m；所述纵向连接筋9的设置间距为1m
‑
1.2m。
24.具体实施过程中，第一衬砌体的二次衬砌5、第二衬砌体的二次衬砌6、第三衬砌体的二次衬砌7均是由钢纤维混凝土模筑而成的；第一衬砌体的二次衬砌5、第二衬砌体的二次衬砌6、第三衬砌体的二次衬砌7的厚度及钢纤维掺量可根据围岩级别情况适当调整。