一种抗地下工程软岩大变形的缓冲吸能布袋梁的制作方法

1.本实用新型涉及地下工程及隧道的围岩支护技术，尤其涉及深地下空间隧道的围岩初期支护，具体是一种抗地下工程软岩大变形的缓冲吸能布袋梁。


背景技术：

2.随着经济与社会的发展，地下工程建设数量、规模和深度越来越大，由于我国幅员辽阔，地形、地貌和地质条件极其复杂，大量地下工程及隧道需修建在软岩破碎岩体中。当隧道穿越软弱围岩时，常常伴有软弱围岩大变形的现象出现，这在埋深较大的山体中尤为明显。比如日本的惠那山隧道，埋深约400m，隧道开挖后，拱顶下沉达43~94cm；中国甘肃境内的木寨岭公路隧道，埋深约120m，围岩为碳质板岩夹泥岩，开挖后拱顶下沉累计达155cm；乌鞘岭隧道，围岩软弱且同时具有很高的地应力，隧道开挖后引起拱顶最大下沉达到105cm。深埋软岩隧道大变形失稳破坏受到各种地质因素的综合作用，主要包括岩体软弱、地应力较高、岩体节理、地质状况及施工扰动等多种因素，且变形不是开挖后立即发生的，而是要经过一段时间的发展后才表现出来的，具有时效性。
3.在地下工程及隧道的初期开挖施工中，需要快速及时的设立支护结构，支护结构在支护初期尚具备有较好的稳定性，但后期由于围岩的时效性，随着围岩的变形量增大而导致支护结构容易出现裂纹、破坏等现象。目前，支护方式主要分为被动支护和主动支护。主动支护主要通过锚杆、超前支护、注浆等措施使破碎岩体的力学性能得到改善，充分发挥围岩自承能力；被动支护主要是利用高强度支护手段，如增大钢架型号、二次衬砌和喷射混凝土厚度或刚度等方式来被动承担开挖所产生的变形压力，此类方法支护结构将承受较大的围岩压力。这两种支护方式，都应遵循“多级抗让”原则，即采用多级结构“抵抗”和“让抗”围岩的大变形压力，但目前公开的技术文献中，不论是主动支护还是被动支护，基本以“抵抗”为主，没有有效的“让抗”结构，究其原因，在“多级让抗”支护体系中，围岩变形能释放的同时难以进行受力的合理传递，是其中最主要的原因。


技术实现要素：

4.针对背景技术中存在的问题，本实用新型目的是提供一种抗地下工程软岩大变形的缓冲吸能布袋梁，其可作为一种让抗结构设置在刚性支护结构与被支护的围岩之间，从而使围岩变形能较为缓慢的释放到刚性支护结构上，实现一定的让抗作用，可有效防御围岩大变形对整个支护体系的破坏，应用于隧道初期支护时，能避免刚性支护结构在支护后期二衬施工时出现侵限现象，具有极高的应用价值。
5.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种抗地下工程软岩大变形的缓冲吸能布袋梁，所述的缓冲吸能布袋梁整体为网格状结构，其设置在支护结构的刚性支护板与围岩之间，所述缓冲吸能布袋梁包括横向土工布袋、纵向土工布袋和填充物，多个纵向土工布袋平行且间隔设置，在多个纵向土工布袋之间间隔设置有平行的横向土工布袋，所述横向土工布袋与纵向土工布袋垂直且相交，所
述横向土工布袋和纵向土工布袋内均灌注有材质为高分子聚合物发泡材料的填充物。
7.所述的横向土工布袋与纵向土工布袋相连通。
8.所述的横向土工布袋在其长度方向上设置有均布的注浆口a，所述的纵向土工布袋在其长度方向上设置有均布的注浆口b，所述注浆口a、注浆口b分别连接有注浆导杆。
9.所述注浆导杆与注浆口a螺纹连接。
10.本实用新型的原理：
11.通过在初期支护结构刚性板壁后的土工布袋内及时灌注高分子聚合物发泡材料，形成与支护结构协调变形的多级让抗支护体系，高分子聚合物发泡材料填充后的布袋梁充填成型后，具有一定的抗压强度，在围岩变形时首先对布袋梁进行挤压，布袋梁受到挤压作用下会压缩变形吸收部分能量，另外一部分变形能再传递至支护结构，从而实现支护体系的让抗功能。
12.本实用新型的安装方法：
13.本实用新型特别适用于容易出现软弱围岩的初期支护，在安装支护结构的刚性支护板时，可在支护板上预留与布袋梁上注浆口相对应的注浆孔，然后随着支护板的安装及时将未填充的布袋梁置于支护板外侧，此时再将安装在布袋梁注浆口的注浆导管从支护板的注浆孔穿出，利用注浆导管实现布袋梁的定位，当支护板拼装完成，通过注浆导管向布袋梁内灌注高分子聚合物发泡材料，即实现了布袋梁的安装。
14.本实用新型的有益效果：
15.本实用新型所提供的缓冲吸能布袋梁，可与支护结构形成协调变形的多级让抗支护体系，具有良好的让抗能力，布袋梁的网格状结构既节省填充材料，又能保证支护结构和围岩之间的变形协调平衡，同时在布袋梁的网格中还可灌注水泥浆或高分子聚合物材料，使支护体系的受力更均匀；另外，注浆口与注浆导管的设计，还便于布袋梁的布设，有助于实现整个支护体系的模块化装配。
附图说明
16.图1为本实用新型的整体结构示意图。
17.图2为本实用新型的外观示意图。
18.图3为本实用新型安装在隧道支护中的截面示意图。
19.图4为本实用新型安装在隧道中的局部示意图。
20.图中，1、横向土工布袋；2、纵向土工布袋；3、填充物；4、注浆口a；5、注浆导杆；6、刚性支护板；7、围岩；8、注浆口b。
具体实施方式
21.下面将结合本说明书附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，需要注意的是，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.本实用新型的技术方案具体如下：
23.如图1至图4所示，一种抗地下工程软岩大变形的缓冲吸能布袋梁，所述的缓冲吸
能布袋梁整体为网格状结构，其设置在支护结构的刚性支护板6与围岩7之间，所述缓冲吸能布袋梁包括横向土工布袋1、纵向土工布袋2和填充物3，多个纵向土工布袋2平行且间隔设置，在多个纵向土工布袋2之间间隔设置有平行的横向土工布袋1，所述横向土工布袋1与纵向土工布袋2垂直且相交，所述横向土工布袋1和纵向土工布袋2内均灌注有材质为高分子聚合物发泡材料的填充物3。具体的，缓冲吸能布袋梁可根据地下工程或隧道的具体设计参数进行定制，且横向土工布袋1和纵向土工布袋2的截面形状也可进行定制，使充填位置明确且节约材料。
24.在本实用新型的一个实施例中，所述的横向土工布袋1与纵向土工布袋2相连通。具体的，横向土工布袋1与纵向土工布袋2相连通的结构可保证缓冲吸能布袋梁的受力更均匀。
25.所述的横向土工布袋1在其长度方向上设置有均布的注浆口a4，所述的纵向土工布袋2在其长度方向上设置有均布的注浆口b8，所述注浆口a4、注浆口b8分别连接有注浆导杆5。这样的设计，一是可以使填充物3更均匀的分布于缓冲吸能布袋梁内，防止填充时出现断、漏等不良现象；二是不论支护板是横向安装还是纵向安装，都能使缓冲吸能布袋梁可以安装。
26.所述注浆导杆5与注浆口a4螺纹连接。这样的设计可以在缓冲吸能布袋梁填充成型后，拆下注浆导杆5，不影响后续的施工。
27.具体的，当围岩7开挖出初步的内轮廓后，单块的刚性支护板6通过锁脚锚杆固定在围岩内，此时即及时在刚性支护板6壁后放置缓冲吸能布袋梁，并将缓冲吸能布袋梁通过注浆导杆5固定在刚性支护板6上所预留的注浆孔处，待全部刚性支护板6安装完成后，通过注浆导管5向缓冲吸能布袋梁内注入高分子聚合物发泡材料，此时可通过调整高分子聚合材料的发泡倍率达到调整注浆填充空洞规模；当围岩7与支护结构之间的空洞较大时，提高高分子聚合物的倍数，缓冲吸能布袋梁能够迅速膨胀填充满空洞，且预留压缩变形量较大；当空洞较小时，降低高分子聚合物的发泡倍率，形成的布袋梁结构比较致密，变形压缩量较小。
28.根据本实用新型的结构特点，本实用性还具有以下优点：
29.本实用新型可以应用于围岩富水比较强的地段，能够及时进行堵水，减小不良地质施工对人员的风险；土工布袋与高分子聚合物发泡材料的组合具有防水防腐性能，在几十年甚至上百年内都能保证不腐蚀，保证了防水堵水的稳定性。
30.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型。
31.本实用新型未详述部分为现有技术。