隧道支护结构的制作方法

本技术涉及隧道工程领域，特别涉及一种隧道支护结构。

背景技术：

1、在黄土与岩石交界地层中，岩性、结构、物理性质等都具有显著差异，地质特征与地质构造尤为复杂，一旦在设计以及施工过程中出现偏差，极易造成严重工程灾害，如塌方等。

2、现有技术中，隧道开挖后会设置隧道支护结构，该隧道支护结构通常包括拱结构和仰拱结构，拱结构位于仰拱结构的上方，拱结构的两个拱脚分别与仰拱结构的两个端部相连接，拱结构和仰拱结构共同围设形成隧道作业空间。针对穿越土石交界地层的隧道修建安全稳定问题，需解决的关键技术问题主要包括两点：第一，不同围岩性质导致隧道围岩压力差异显著，使隧道支护结构所受的荷载具有明显差异；第二，土石交界面存在较大倾角，交界面上部土层产生滑移，使支护结构除受压之外同时受界面剪切力作用。

3、目前针对土石交界地层隧道常规的隧道支护方法为：其一，由于土的性质普遍弱于岩石，设计时以土的相关参数作为设计依据，整个断面采用强支护的形式，虽然能大幅度提高支护强度，但支护成本大幅增长，施工工期大幅延长；其二，采用初支拱盖法进行支护，该方法考虑的隧道埋深较浅，多针对城市浅层地铁隧道，支护的强度不满足较高级别支护要求，且该方法针对的多是交界面没有倾角或者倾角较小(不发生滑移)的地层；当倾角较大时，交界面上部位置应力集中，产生围岩压力之外的剪切力，在围岩压力和剪切力的共同作用下极易对初支结构造成破坏，发生坍塌等工程事故。目前，尚无通用的既能够控制支护成本，缩短施工工期，又能在土石交界面倾角较大的情况下达到较高级别支护要求的隧道支护结构。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中的隧道支护结构不能既够控制支护成本，缩短施工工期，又在土石交界面倾角较大的情况下达到较高级别支护要求的缺陷，提供一种隧道支护结构。

2、本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

3、一种隧道支护结构，其包括拱结构与仰拱结构，所述拱结构包括双拱架结构、第一单拱架结构、缓冲让压装置，所述双拱架结构、所述第一单拱架结构、所述仰拱结构首尾相连，共同围设形成隧道作业空间，所述缓冲让压装置位于所述双拱架结构与所述第一单拱架结构的连接处的外侧。

4、在本技术方案中，通过提供一种隧道支护结构，其包括拱结构与仰拱结构。拱结构包括双拱架结构、第一单拱架结构、缓冲让压装置，双拱架结构、第一单拱架结构、仰拱结构首尾相连，共同围设形成隧道作业空间。

5、该隧道支护结构布设于复合介质层中，复合介质层包括第一介质层和第二介质层，第一介质层的材料和第二介质层的材料不同：第一介质层的粒径小于或等于2mm，相对松散，难以固结，因而对隧道周侧造成的围岩压力较大；第二介质层的粒径大于2mm，相对紧密，易于固结，因而对隧道周侧造成的围岩压力较小。双拱架结构对应于第一介质层设置，通过较强的支护结构承载较大的围岩压力，以达到较高级别支护要求。第一单拱架结构对应于第二介质层设置，以控制支护成本，缩短施工工期。

6、第一介质层与第二介质层相交界的位置形成交界面，交界面的下部位于双拱架结构的范围内。缓冲让压装置位于双拱架结构与第一单拱架结构的连接处的外侧，交界面的上部位于缓冲让压装置的外侧，该缓冲让压装置可抵抗第一介质层与第二介质层发生滑移产生的剪力，以在交界面倾角较大的情况下达到较高级别支护要求。当缓冲让压装置失效后，再由拱结构发挥支护作用，提高了对复合介质层的控制能力。

7、优选地，所述隧道支护结构还包括第一横梁，所述双拱架结构通过所述第一横梁与所述仰拱结构相连接。

8、在本技术方案中，通过设置双拱架结构通过第一横梁与仰拱结构相连接，可以将第一介质层的围岩压力更好地自双拱架结构位于拱结构的拱脚处的一端传递至第二介质层上，仰拱结构也能更好地抵抗第二介质层传来的反力。

9、优选地，所述隧道支护结构还包括承重钢架，所述承重钢架位于所述第一横梁与所述仰拱结构的连接处，所述承重钢架的一侧贴设于所述仰拱结构，所述承重钢架的另一侧支撑所述第一横梁。

10、在本技术方案中，通过设置承重钢架位于第一横梁与仰拱结构的连接处，承重钢架的一侧贴设于仰拱结构，承重钢架的另一侧支撑第一横梁，以强化第一横梁与仰拱结构的连接处，避免第一横梁与仰拱结构发生错动导致结构破坏。

11、优选地，所述第一横梁包括相连接的第一主体和第一外沿部，所述第一外沿部位于所述第一主体的朝向所述隧道支护结构的外侧的部分，所述仰拱结构与所述第一主体相连接，所述双拱架结构与所述第一外沿部相连接。

12、在本技术方案中，通过设置第一横梁包括相连接的第一主体和第一外沿部，第一外沿部位于第一主体的朝向隧道支护结构的外侧的部分，仰拱结构与第一主体相连接，双拱架结构与第一外沿部相连接，使得第一主体和第一外延部相当于仰拱结构和双拱架结构的交界处的传力结构，主要承受压力，可以以相对简洁的结构使得第一横梁受力合理。

13、优选地，所述隧道支护结构还包括连接件，所述双拱架结构通过所述连接件与所述第一单拱架结构相连接。

14、在本技术方案中，通过设置双拱架结构通过连接件与第一单拱架结构相连接，进一步提高双拱架结构和第一单拱架结构交界处的强度。

15、优选地，所述连接件为钢板，所述双拱架结构焊接在所述钢板的一侧，所述第一单拱架结构焊接在所述钢板的另一侧。

16、在本技术方案中，通过采用钢板作为连接件，双拱架结构焊接在钢板的一侧，第一单拱架结构焊接在钢板的另一侧，能够以相对简洁的结构进一步提高双拱架结构和第一单拱架结构交界处的强度。

17、优选地，所述双拱架结构包括第一拱架、第二拱架、连接筋，所述第一拱架与所述第二拱架彼此平行排列，所述第一拱架的一端、所述第二拱架的一端与所述仰拱结构相连接；

18、所述第一拱架的另一端、所述第二拱架的另一端与所述第一单拱架结构相连接，所述缓冲让压装置位于所述第一拱架、所述第二拱架与所述第一单拱架结构的连接处的外侧；

19、所述连接筋设于所述第一拱架与所述第二拱架之间，所述连接筋的一端连接所述第一拱架，所述连接筋的另一端连接所述第二拱架。

20、在本技术方案中，通过如上设置，可以使得双拱架结构的第一拱架和第二拱架共同均匀地承接第一介质层的围岩压力，同时通过连接筋的设置避免第一拱架和第二拱架之间发生错动，导致双拱架结构发生破坏。

21、优选地，所述缓冲让压装置由所述隧道支护结构的外侧向内依次包括外层承载板、弹性件、内层承载板，所述弹性件的弹力方向垂直于所述内层承载板和所述外层承载板，所述内层承载板与所述双拱架结构与所述第一单拱架结构的连接处的外侧相连接。

22、在本技术方案中，通过设置缓冲让压装置由隧道支护结构的外侧向内依次包括外层承载板、弹性件、内层承载板，弹性件的弹力方向垂直于内层承载板和外层承载板，以较为简洁的结构抵抗第一介质层与第二介质层发生滑移产生的剪力。内层承载板与双拱架结构与第一单拱架结构的连接处的外侧相连接，将剪力传递到双拱架结构与第一单拱架结构上。

23、优选地，所述隧道支护结构还包括第二横梁，所述第一单拱架结构通过所述第二横梁与所述仰拱结构相连接。

24、在本技术方案中，通过设置第一单拱架结构通过第二横梁与仰拱结构相连接，可以将第二介质层的上部的围岩压力更好地自双拱架结构位于拱结构的拱脚处的一端传递至第二介质层的下部，仰拱结构也能更好地抵抗第二介质层传来的反力。

25、优选地，所述仰拱结构包括第二单拱架结构，所述第二单拱架结构的一端与所述双拱架结构相连接，所述第二单拱架的另一端与所述第一单拱架结构相连接。

26、在本技术方案中，通过设置仰拱结构包括第二单拱架结构，第二单拱架结构的一端与双拱架结构相连接，第二单拱架的另一端与第一单拱架结构相连接，以相对简洁的结构抵抗第二介质层传来的反力，且能够控制支护成本，缩短施工工期。

27、本实用新型的积极进步效果在于：

28、本实用新型提供一种隧道支护结构，其包括拱结构与仰拱结构。拱结构包括双拱架结构、第一单拱架结构、缓冲让压装置，双拱架结构、第一单拱架结构、仰拱结构首尾相连，共同围设形成隧道作业空间。

29、该隧道支护结构布设于复合介质层中，复合介质层包括第一介质层和第二介质层，第一介质层的材料和第二介质层的材料不同。第一介质层的粒径小于或等于2mm，相对松散，难以固结，因而对隧道周侧造成的围岩压力较大；第二介质层的粒径大于2mm，相对紧密，易于固结，因而对隧道周侧造成的围岩压力较小。双拱架结构对应于第一介质层设置，通过较强的支护结构承载较大的围岩压力，以达到较高级别支护要求。第一单拱架结构对应于第二介质层设置，以控制支护成本，缩短施工工期。

30、第一介质层与第二介质层相交界的位置形成交界面，交界面的下部位于双拱架结构的中部。缓冲让压装置位于双拱架结构与第一单拱架结构的连接处的外侧，交界面的上部位于缓冲让压装置的外侧，该缓冲让压装置可抵抗第一介质层与第二介质层发生滑移产生的剪力，以在交界面倾角较大的情况下达到较高级别支护要求。当缓冲让压装置失效后，再由拱结构发挥支护作用，提高了对复合介质层的控制能力。