专利摘要

本发明涉及一种高强预压锚杆与流质包裹体联合作用的隧道衬砌结构，它包括与隧道围岩接触的流质包裹体、高强预压锚杆、钢筋混凝土衬片，所述流质包裹体用高强预压锚杆和钢筋混凝土衬片固定在隧道围岩四周，所述流质包裹体一侧设有卸压阀，所述流质包裹体设置有与其他包裹体的连接口；所述流质包裹体朝向隧道侧设有钢筋混凝土衬片，所述钢筋混凝土衬片用高强预压锚杆固定，相邻两块流质包裹体之间通过设置于侧边的连接口可拆卸拼装连接。可以解决现有技术中，在满足隧道砌衬要求的同时，大幅降低了隧道发生局部变形的可能性，同时也能保证支护结构不会因受到局部较大围岩应力而发生变形。

权利要求

1.一种高强预压锚杆与流质包裹体联合作用的隧道衬砌结构，其特征在于：它包括与隧道围岩接触的流质包裹体（1）、高强预压锚杆（2）、钢筋混凝土衬片（3），所述流质包裹体（1）用高强预压锚杆（2）和钢筋混凝土衬片（3）固定在隧道围岩四周，所述流质包裹体（1）一侧设有卸压阀（4），所述流质包裹体（1）设置有与其他包裹体连接的圆形连接口（5）；所述流质包裹体（1）朝向隧道侧设有钢筋混凝土衬片（3），所述钢筋混凝土衬片（3）用高强预压锚杆（2）固定，相邻两块流质包裹体（1）之间通过设置于侧边的连接口（5）可拆卸拼装连接。

2.根据权利要求1所述的一种高强预压锚杆与流质包裹体联合作用的隧道衬砌结构，其特征在于：所述流质包裹体（1）由一种高强度的橡胶制成，包裹体里填充气、液、细砂等流质充填物。

3.根据权利要求1所述的一种高强预压锚杆与流质包裹体联合作用的隧道衬砌结构，其特征在于：所述流质包裹体（1）的侧面所设置的卸压阀（4）的开口尺寸可以根据流质填充物的粒径进行调整。

4.根据权利要求1所述的一种高强预压锚杆与流质包裹体联合作用的隧道衬砌结构，其特征在于：所述流质包裹体（1）的外包裹层有土工布（6）和铁丝网（7）。

5.根据权利要求1所述的一种高强预压锚杆与流质包裹体联合作用的隧道衬砌结构，其特征在于：所述流质包裹体（1）在充填时，先充填气、液，后期根据工程实际情况充填细砂，如无需要则可不用充填细砂。

6.根据权利要求1所述的一种高强预压锚杆与流质包裹体联合作用的隧道衬砌结构，其特征在于：所述高强预压锚杆（2）是由锚杆加设垫板（8）、垫圈（9）、螺栓（10）以及高强预压锚固体（11）和普通砂浆锚固体（12）构成。

7.根据权利要求1所述的一种高强预压锚杆与流质包裹体联合作用的隧道衬砌结构，其特征在于：所述垫板（8）与垫圈（9）之间设有弹簧（13）或永磁性磁铁装置。

8.根据权利要求1所述的一种高强预压锚杆与流质包裹体联合作用的隧道衬砌结构，其特征在于：所述普通砂浆锚固体（12）与流质包裹体（1）之间的锚杆上设有球形铰链（14）。

9.根据权利要求1所述的一种高强预压锚杆与流质包裹体联合作用的隧道衬砌结构，其特征在于：所述高强预压锚杆远离流质包裹体（1）一端由添加膨胀剂的高强预压锚固体（11）锚固，靠近流质包裹体一端使用普通砂浆锚固体（12）进行封口。

10.根据权利要求1所述的一种高强预压锚杆与流质包裹体联合作用的隧道衬砌结构，其特征在于：所述钢筋混凝土衬片（3）由钢筋混凝土预制而成，衬片的大小和厚度根据实际工程设计，可进行分块设置；

本装置还增加安装有摄像装置，能够监测流质包裹体（1）的变形情况，分析围岩趋势和细节。

说明书

技术领域

本发明涉及隧道工程的衬砌装置领域，尤其是一种高强预压锚杆与流质包裹体联合作用的隧道衬砌结构。

背景技术

随着国家基础设施的建设，国民生活节奏的加快，缩短地区之间的交通时间已成为社会共识，多条高铁线路的规划建设也意味着隧道工程的施工的质量的严要求和工期的时间的削减。新型连体流质包裹体成为隧道工程中的重要构件。它既有利于从源头把控工程的质量，又可以大幅度缩短工期，还可以降低工程事故造成的损失。

隧道工程建设已成为国家基础设施建设的一项重要组成部分，而隧道工程中最重要的施工问题主要是隧道内壁的砌衬工程。现有技术中，隧道砌衬主要依靠分区整浇混凝土，在隧道内壁加锚杆进行锚固。如果施工过程中出现围岩塌方将导致隧道内的大片区域坍塌，造成严重的人员和财产损失，且当隧道施工中遇到涌水或是漏水情况，将直接影响混凝土的养护周期，延误工程进度。

就目前采用的隧道砌衬方法，能够在较短时间内实现安全施工的情况比较少；而对于出现塌方或者涌水隧道施工，更需要加强对砌衬手段的更新改进。

发明内容

发明所要解决的技术问题是提供一种高强预压锚杆与流质包裹体联合作用的隧道衬砌结构，可以解决现有技术中，在满足隧道砌衬要求的同时，大幅降低了隧道发生局部变形的可能性，同时也能保证支护结构不会因受到局部较大围岩应力而发生变形。

为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：一种高强预压锚杆与流质包裹体联合作用的隧道衬砌结构，它包括与隧道围岩接触的流质包裹体、高强预压锚杆、钢筋混凝土衬片，所述流质包裹体用高强预压锚杆和钢筋混凝土衬片固定在隧道围岩四周，所述流质包裹体一侧设有卸压阀，所述流质包裹体设置有与其他包裹体连接的圆形连接口；所述流质包裹体朝向隧道侧设有钢筋混凝土衬片，所述钢筋混凝土衬片用高强预压锚杆固定，相邻两块流质包裹体之间通过设置于侧边的连接口可拆卸拼装连接。

所述流质包裹体由一种高强度的橡胶制成，包裹体里填充气、液、细砂等流质充填物。

所述流质包裹体的侧面所设置的卸压阀的开口尺寸可以根据流质填充物的粒径进行调整。

所述流质包裹体的外包裹层有土工布和铁丝网。

所述流质包裹体在充填时，先充填气、液，后期根据工程实际情况充填细砂，如无需要则可不用充填细砂。

所述高强预压锚杆是由锚杆加设垫板、垫圈、螺栓以及高强预压锚固体和普通砂浆锚固体构成。

所述垫板与垫圈之间设有弹簧或永磁性磁铁装置。

所述普通砂浆锚固体与流质包裹体之间的锚杆上设有球形铰链。

所述高强预压锚杆远离流质包裹体一端由添加膨胀剂的高强预压锚固体锚固，靠近流质包裹体一端使用普通砂浆锚固体进行封口。

所述钢筋混凝土衬片由钢筋混凝土预制而成，衬片的大小和厚度根据实际工程设计，可进行分块设置；

本装置还增加安装有摄像装置，能够监测流质包裹体的变形情况，分析围岩趋势和细节。

本发明有如下有益效果：

1、高强预压锚杆与传统锚杆相比，岩锚抗拔力有大幅提升，试验显示最高可达1.7倍，大幅降低围岩局部块体胀裂脱落；大幅降低锚杆接触水与空气的概率，增大两大主体（锚固体、围岩）的密度、强度、抗渗能力，提高锚杆的耐久性。增加两界面（锚固体与锚杆界面、锚固体与围岩）的正应力与摩阻力。

2、与其他类锚固技术相比，节约机械锚固头费用，实现土中自动扩头，节约购置扩头设备成本，缩短锚固支护工期。

3、钢筋混凝土衬片可对流质包裹体所受的力进行卸压减载，并均化衬砌受力。对流质包裹体起到支撑的作用，同时大幅降低围岩局部块体胀裂脱落。钢筋混凝土衬片可局部安装，使用于变形不均匀的部位，且可根据工程的实际需要做适当的调整。

4、流质包裹体的作用可对围岩应力进行卸压减载，同时防止局部岩体的胀裂脱落，大幅提升了隧道围岩的安全稳定性。

5、土工布和铁丝网的运用，可以防止流质包裹体充填、挤压胀裂，大幅提高包裹体安全稳定性。

6、在垫板与垫圈之间设置弹簧或永磁性磁铁装置（作用类似于弹簧，能提供反力的装置）为钢筋混凝土衬片提供一个支反力，增加了可变形的空间，同时起到一个减震的效果。

7、在普通砂浆锚固体与流质包裹体之间的锚杆上设置球形铰链，可使其在受震动较大的剪切作用下，不会对锚杆形成剪切破坏；同时也起到一个隔震减震的效果。

8、各包裹体之间设置圆形连接口，在连通之后结构承受荷载的能力和抗暴能力都将大幅的提升。

9、在施工方式上，先充填气或液体，后充填细砂或其他流质充填物。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1 本发明一种高强预压锚杆与流质包裹体联合作用的隧道衬砌结构隧道断面示意图。

图2 本发明一种高强预压锚杆与流质包裹体联合作用的隧道衬砌结构高强预压锚杆示意图。

图3 本发明一种高强预压锚杆与流质包裹体联合作用的隧道衬砌结构高强预压锚杆与流质包裹体联合作用示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

如图1~3，一种高强预压锚杆与流质包裹体联合作用的隧道衬砌结构，它包括与隧道围岩接触的流质包裹体、高强预压锚杆、钢筋混凝土衬片，所述流质包裹体用高强预压锚杆和钢筋混凝土衬片固定在隧道围岩四周，所述流质包裹体一侧设有卸压阀，所述流质包裹体设置有与其他包裹体连接的圆形连接口；所述流质包裹体朝向隧道侧设有钢筋混凝土衬片，所述钢筋混凝土衬片用高强预压锚杆固定，相邻两块流质包裹体之间通过设置于侧边的连接口可拆卸拼装连接。

进一步的，所述的流质包裹体由一种高强度的橡胶制成，包裹体里面有细砂、水等流质充填物。

进一步的，所述流质包裹体侧面所设置的卸压阀的开口尺寸可以根据流质填充物的粒径进行调整。

进一步的，所述的流质包裹体的外包裹层有土工布和铁丝网。

进一步的，所述的高强预压锚杆是由锚杆加设垫板、垫圈、螺栓以及高强预压锚固体和普通砂浆锚固体构成。

进一步的，所述的高强预压锚杆远离流质包裹体一端由添加膨胀剂的高强预压锚固体锚固，靠近流质包裹体一端使用普通砂浆锚固体进行封口。

进一步的，所述的钢筋混凝土衬片由钢筋混凝土预制而成，衬片的大小和厚度根据实际工程设计，可进行分块设置。

本装置用于科研用途时，可以增加摄像装置，清楚监测流质包裹体的变形情况，从而分析围岩趋势和细节。

本结构施工的安装步骤如下：

1、根据工程的实际需要，采用不同方式开挖隧道，隧道开挖完成后，先在围岩壁上初喷30mm左右厚的砼，接着插打锚杆，完成后喷射混凝土。（即按照常规的隧道初衬步骤进行初衬）

2、安装流质包裹体和钢筋混凝土衬片，先向包裹体内充填气或液体，后充填细砂或其他流质充填物（后期如果没有直接变形，可直接充填砂浆），使包裹体外侧紧贴围岩。

3、钢筋混凝土衬片下端设置垫板、垫圈；衬片与流质包裹体间采用螺栓固定，维持装置稳定性。安装完成后，再进行二衬。

通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本发明的保护范围之内。本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。

一种高强预压锚杆与流质包裹体联合作用的隧道衬砌结构专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。