[发明专利]一种隧洞复合衬砌结构

说明书

本发明公开了一种隧洞复合衬砌结构，属于隧洞施工技术领域，能够解决现有的隧洞衬砌结构支护性能较差，在围岩条件较差且外水压力较大时容易发生安全事故的问题。所述衬砌结构包括：支撑单元，设置在隧洞围岩的表面一圈；衬管，设置在支撑单元的内侧，且其中心轴与第一支撑单元的中心轴重合；外部填充层，填充在第一支撑单元与衬管之间；内部填充层，覆盖在衬管的内侧表面上。本发明用于隧洞支护。

技术领域

本发明涉及一种隧洞复合衬砌结构，属于隧洞施工技术领域。

背景技术

受地形和气候条件的控制，水力资源主要集中在高山峻岭地区，河谷狭窄陡峻，适宜修建许多高水头大容量的水电站，所以也常需布置长引水隧洞或高坝。由于水工隧洞洞线长、埋深大，常穿过山岭地区，遇到区域构造及岩性极为复杂、围岩稳定性差、成洞条件差的情况，尤其是过冲沟段时，隧洞施工必须加强支护，确保隧洞施工安全。然而现有的隧洞衬砌结构支护性能较差，在围岩条件较差且外水压力较大时容易发生安全事故。

发明内容

本发明提供了一种隧洞复合衬砌结构，能够解决现有的隧洞衬砌结构支护性能较差，在围岩条件较差且外水压力较大时容易发生安全事故的问题。

本发明提供了一种隧洞复合衬砌结构，所述衬砌结构包括：

支撑单元，设置在隧洞围岩的表面一圈；

衬管，设置在所述支撑单元的内侧，且其中心轴与所述支撑单元的中心轴重合；

外部填充层，填充在所述支撑单元与所述衬管之间；

内部填充层，覆盖在所述衬管的内侧表面上。

可选的，所述支撑单元包括：

挂钢筋网，呈圆筒状，固定在隧洞围岩的表面；

多条圆形的钢支撑，沿隧洞延伸方向，间隔固定在所述挂钢筋网或隧洞围岩的表面上。

可选的，所述衬砌结构还包括：

多个系统锚杆，沿隧洞延伸方向呈多排分布；每排系统锚杆呈梅花状布置在所述支撑单元的外侧，且插入所述隧洞围岩内。

可选的，所述衬砌结构还包括：

多个灌浆孔，沿隧洞延伸方向呈多排分布；每排灌浆孔呈梅花状布置在所述衬管或所述内部填充层的外侧，且伸入所述隧洞围岩内。

可选的，所述衬管为钢管。

可选的，所述钢管的钢筋折算厚度通过第一公式获取；

所述第一公式为：

其中，P为计算断面处的设计内水压力(MPa)；r为钢管内半径(mm)；f_s,f_y分别为钢管和钢筋抗拉强度设计值(MPa)；t为钢管管壁厚度(mm)；t₃为钢筋折算厚度(mm)；γ₀为结构重要性系数；ψ为设计状况系数；γ_d为管型结构系数。

可选的，所述衬管采用复合密封材料制成。

可选的，所述外部填充层和所述内部填充层均为钢筋混凝土。

可选的，所述衬管的外壁设置有螺纹。

可选的，所述钢筋混凝土为C25型号，厚度为10～20cm。

本发明能产生的有益效果包括：

(1)本发明提供的隧洞复合衬砌结构，能很好的防止内水外渗和外水内渗；衬管和内部填充层共同承担外水压力，防止衬管发生抗外压失稳破坏；衬管和外部填充层共同承担内水压力，减小衬砌混凝土厚度和配筋量，保障衬砌结构的安全。