[发明专利]一种适用于强腐蚀环境下的隧道衬砌结构及其施工方法

说明书

本发明公开了一种适用于强腐蚀环境下的隧道衬砌结构，包括初期支护层，初期支护层的内侧设置有全环防水层，全环防水层的内侧设置二次衬砌层；初期支护层的外侧设置有全环注浆加固层。初期支护层包含从外到内的初喷混凝土层、钢架支撑和复喷混凝土层。本发明还公开了一种适用于强腐蚀环境下的隧道衬砌结构的施工方法。与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过对围岩施做抗腐蚀注浆锚杆并注浆加固，初期支护层和二次衬砌层都采用耐腐蚀性材料，防水层采用全封闭防水结构，这些条件使得通过强腐蚀段的隧道结构耐腐蚀性增强、防水性变好、结构耐久性增强、后期养护维修简单，进而可以降低运营成本。

技术领域

本发明涉及隧道工程施工领域，具体涉及一种适用于强腐蚀环境下的隧道衬砌结构及其施工方法。

背景技术

目前，在隧道建设过程中，隧道支护结构常采用复合式衬砌，其包括初期支护和二次衬砌，在初期支护和二次衬砌之间施做防水板以防止地下水渗漏到隧道内。当隧道穿越强腐蚀施工环境时，地下水中的硫酸盐和有害物质与混凝土发生物理化学反应，使混凝土衬砌发生侵害和腐蚀，进而导致隧道结构的整体耐久性快速降低，严重影响着隧道施工和后期的运营安全。

目前，对于钻爆法施工的隧道，常采用复合式衬砌结构，围岩在爆破开挖后，由于强腐蚀性地下水的侵蚀，所选用的支护结构形式和施工材料不足以抵抗强腐蚀性的地下施工环境，会出现施工后衬砌结构耐久性差、隧道渗漏水严重、后期养护维修困难等现象。例如，渝湘高速复线白云山隧道穿越煤层采空区，地勘揭露地下水具有强腐蚀性，PH值仅为2.7，对隧道耐久性及运营安全提出了严格的要求，而目前相关的案例成果还比较少，特别是对于钻爆法的隧道，如何确保初期支护和二次衬砌耐久性是工程的重难点。

中国专利CN 208633839 U《强腐蚀环境下超长使用寿命的盾构隧道衬砌结构》主要公开了一种适用于强腐蚀环境下的盾构隧道衬砌结构，其采用的手段是通过改进钢筋的布局，设置外侧钢筋、中间层钢筋和内侧钢筋，以此来延长隧道的使用寿命和耐腐蚀性。

中国专利CN 111188632 A《海域腐蚀环境高性能耐久性盾构管片》具体提供了一种适用于海域腐蚀环境高性能耐久性盾构管片衬砌结构，其主要特点在于在管片的连接处采用了多重防水结构，从而实现衬砌结构的耐腐蚀性。

因此，本发明提出一种强腐蚀环境下钻爆法隧道抗腐蚀衬砌结构及施工方法，用以解决钻爆法隧道穿越强腐蚀环境下结构耐久性性问题很有必要。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明的目的是提供一种适用于强腐蚀环境下的隧道衬砌结构及其施工方法，以解决隧道穿越强腐蚀环境下结构耐久性性问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以解决。

（一）、一种适用于强腐蚀环境下的隧道衬砌结构，包括初期支护层，初期支护层的内侧设置有全环防水层，全环防水层的内侧设置二次衬砌层；初期支护层的外侧设置有全环注浆加固层。

进一步的，初期支护层包含从外到内的初喷混凝土层、钢架支撑和复喷混凝土层。

进一步的，初喷混凝土层的厚度≥60mm，复喷混凝土层的厚度≥40mm，初喷混凝土层和复喷混凝土层的混凝土的强度等级≥C25。

进一步的，初期支护层带仰拱。

进一步的，全环注浆加固层通过注浆锚杆注浆形成，注浆锚杆的长度≥3m。

进一步的，全环防水层采用防水板，防水板的厚度≥1.5mm。

进一步的，二次衬砌层采用的混凝土的强度等级≥C50，二次衬砌层内埋设有二次衬砌钢筋，二次衬砌钢筋选用耐腐蚀钢筋，二次衬砌钢筋的混凝土保护层的厚度≥60mm。

（二）、一种适用于强腐蚀环境下的隧道衬砌结构的施工方法，基于以上适用于强腐蚀环境下的隧道衬砌结构，其施工方法包括以下步骤：