瓦斯隧道复合衬砌结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种瓦斯隧道复合衬砌结构，涉及隧道施工技术领域，包括铺设在围岩表面的初期支护结构层，初期支护结构层通过锚固件锚固于围岩上，初期支护结构层的外部依次铺设防水层、瓦斯吸附层、保护层及二次衬砌层，瓦斯吸附层通过粘结剂粘贴在防水层上；防水层通过连接件与锚固件相连。利用瓦斯吸附层吸附从初期支护结构层溢出的瓦斯，瓦斯吸附层通过粘结剂粘贴在防水层上，瓦斯吸附层处于防水层与保护层之间，不会受到围岩和隧道主洞之间水气影响，有利于保持瓦斯吸附层的吸附性能和使用寿命；利用锚固件及连接件能够确保初期支护结构层内外两侧与围岩及防水层结合牢固；同时借助保护层防止施工二次衬砌层过程中破坏或污染瓦斯吸附层。

【技术实现步骤摘要】
瓦斯隧道复合衬砌结构
本技术涉及隧道施工
，尤其涉及一种瓦斯隧道复合衬砌结构。
技术介绍
随着高等级交通线路建设规模的不断扩大，越来越多的隧道穿越油气盆地、煤系地层等瓦斯积聚山脉。在隧道施工爆破与开挖等行为的影响下，岩体内部赋存的瓦斯会不断地运移并从掌子面等岩层揭露面释放出来，在隧道内积聚的瓦斯会引起施工人员中毒、窒息，达到一定浓度后还会发生燃烧和爆炸等灾难性后果。因此，瓦斯对隧道的安全施工与运营影响日益凸显。瓦斯主要在掌子面及掌子面附近未做支护的裸露岩面上溢出，因此掌子面区域是隧道施工时瓦斯的重点监测与控制区域。在施工过程中，通过加强通风可以有效稀释与排除掌子面附近的瓦斯。同时，在瓦斯隧道的设计中，也会结合衬砌结构设计瓦斯封排措施，例如采用气密性混凝土、预注浆堵气、衬砌内增设气密性材料等，上述措施主要以防为主。但是，即使当隧道施作二次衬砌之后，由于围岩中仍然含有瓦斯，在衬砌混凝土气密性不足或气密性材料破损的情况下，瓦斯仍然会沿着复合衬砌结构运移、溢出。瓦斯溢出现象容易被忽视，引起的后果包括：（1）当瓦斯积聚在初支和二衬之间时，瓦斯在狭窄空间中燃烧爆炸破坏二次衬砌。（2）瓦斯从二次衬砌溢出后，局部积聚可能引起驻足的人员中毒窒息。（3）由于瓦斯密度低于空气，多在隧道顶部聚集，形成沿隧道纵向的瓦斯积聚带，容易引起瓦斯明火或爆炸蔓延。（4）当隧道采用抽出式通风方式时，二次衬砌溢出的瓦斯还会逆向流向掌子面。（5）当隧道贯通投入运营之后，瓦斯溢出积聚会引起更严重的事故灾害。因此，如何防止隧道衬砌结构施作完成之后的瓦斯溢出是隧道的施工与运营安全的关键问题。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种瓦斯隧道复合衬砌结构，结构简单、施工方便，能够主动吸附围岩中溢出的瓦斯，有效防治隧道施工过程中或运营期间瓦斯溢出的潜在危险。为解决上述技术问题，本技术所采取的技术方案是：一种瓦斯隧道复合衬砌结构，包括铺设在围岩表面的初期支护结构层，所述初期支护结构层通过锚固件锚固于围岩上，所述初期支护结构层的外部依次铺设防水层、瓦斯吸附层、保护层及二次衬砌层，所述瓦斯吸附层通过粘结剂粘贴在防水层上；所述防水层通过连接件与锚固件相连。优选的，所述瓦斯吸附层为粘胶基活性炭纤维毡，所述瓦斯吸附层的厚度为2～5cm。优选的，所述粘胶基活性炭纤维毡的粘胶基体为环氧树脂发泡胶。优选的，所述初期支护结构层包括初喷混凝土层和复喷混凝土层，所述锚固件包括锚杆和暗钉，所述初喷混凝土层喷射于围岩表面，且初喷混凝土层的临空面上间隔钻设用于锚固岩体的锚杆；所述复喷混凝土层喷射于初喷混凝土层上，所述暗钉间隔埋设于复喷混凝土层中。优选的，所述初喷混凝土层的厚度为5～8cm，所述所述复喷混凝土层的厚度为25～30cm。优选的，所述锚杆的间距为1000mm*1000mm。优选的，所述防水层由防水板沿隧道环向铺设在复喷混凝土层的表面；所述连接件为预留绳，所述预留绳与暗钉连接固定；相邻两块防水板的搭边部位由拱部向两侧活热风焊接。优选的，所述粘结剂为粘结砂浆。优选的，所述保护层由防水土工布铺设而成。优选的，所述二次衬砌层由气密性混凝土浇筑而成，所述二次衬砌层的厚度为30～50cm，所述二次衬砌层的内部设有衬砌钢筋。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本技术通过在隧道内壁的围岩表面依次喷射初期支护结构层、防水层、瓦斯吸附层、保护层及二次衬砌层，利用锚固件将初期支护结构层锚固于围岩上，防水层通过连接件与锚固件相连，确保初期支护结构层内外与围岩及防水层结合牢固；同时利用瓦斯吸附层吸附从初期支护结构层溢出的瓦斯，瓦斯吸附层通过粘结剂粘贴在防水层上，瓦斯吸附层处于防水层与保护层之间，不会受到围岩和隧道主洞之间水气影响，有利于保持瓦斯吸附层的吸附性能和使用寿命；借助保护层防止施工二次衬砌层过程中破坏或污染瓦斯吸附层。利用本技术能够解决隧道衬砌施工完成之后的瓦斯外溢问题，在初期支护结构层和二次衬砌层之间增设瓦斯吸附层是解决隧道病害的一种途径。本技术适用于瓦斯富集的煤系地层或油气地层，尤其适用于隧道衬砌施作完成后但仍有瓦斯溢出风险的瓦斯隧道。附图说明图1是本技术实施例提供的一种瓦斯隧道复合衬砌结构的结构示意图；图2是图1中A处的局部断面图；图3是本技术中瓦斯吸附层的内部结构图；图中：1-围岩；2-煤系岩体；3-瓦斯气体；4-初期支护结构层，40-锚固件，41-初喷混凝土层，42-锚杆，43-复喷混凝土层，44-暗钉；5-防水层，51-连接件；6-粘结剂；7-瓦斯吸附层，71-活性炭纤维，72-环氧树脂发泡胶；8-保护层；9-二次衬砌层；10-隧道主洞。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图1、2所示，本技术提供的一种瓦斯隧道复合衬砌结构，包括铺设在围岩1表面的初期支护结构层4，所述初期支护结构层4通过锚固件40锚固于围岩1上，所述初期支护结构层4的外部依次铺设防水层5、瓦斯吸附层7、保护层8及二次衬砌层9，所述瓦斯吸附层7通过粘结剂6粘贴在防水层5上；所述防水层5通过连接件51与锚固件40相连。如图3所示，所述瓦斯吸附层7为粘胶基活性炭纤维毡，所述瓦斯吸附层7的厚度为2～5cm。其中，所述粘胶基活性炭纤维毡的粘胶基体为环氧树脂发泡胶72，可将活性炭纤维71添加至环氧树脂发泡胶72内。利用活性炭纤维具备的良好吸附性能，对初期支护结构层4溢出的瓦斯进行吸附；同时，环氧树脂发泡胶为高孔隙率的透气结构，有利于瓦斯气体与活性炭纤维充分接触。施工时，瓦斯吸附层厚度的确定方法有以下几种：（1）根据围岩瓦斯赋存浓度和运移路径条件，确定隧道周围一定厚度范围内围岩的最大瓦斯潜在溢出量；（2）根据活性炭对瓦斯的吸附比例，确定所述围岩最大瓦斯潜在溢出量对应的活性炭质量；（3）根据瓦斯吸附层单位厚度的活性炭质量，确定瓦斯吸附层厚度。初期支护结构层根据隧道开挖方式及围岩条件确定，可以选择喷射混凝土、喷射混凝土加锚杆或喷射混凝土锚杆与钢架联合支护等形式。该实施例选用喷射混凝土加锚杆的支护形式。如图1所示，所述初期支护结构层4包括初喷混凝土层41和复喷混凝土层43，所述锚固件40包括锚杆42和暗钉44，所述初喷混凝土层4喷射于围岩1表面，且初喷混凝土层41的临空面上间隔钻设用于锚固岩体的锚杆42；所述复喷混凝土层43喷射于初喷混凝土层41上，所述暗钉44间隔埋设于复喷混凝土层43中，暗钉44设置于复喷混凝土层43外表面的凹槽内、且其顶部不突出于复喷混凝土层43的外表面，在固定防水层的同时，也可避免本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种瓦斯隧道复合衬砌结构，其特征在于：包括铺设在围岩表面的初期支护结构层，所述初期支护结构层通过锚固件锚固于围岩上，所述初期支护结构层的外部依次铺设防水层、瓦斯吸附层、保护层及二次衬砌层，所述瓦斯吸附层通过粘结剂粘贴在防水层上；所述防水层通过连接件与锚固件相连。/n

【技术特征摘要】
20200814 CN 20202169603991.一种瓦斯隧道复合衬砌结构，其特征在于：包括铺设在围岩表面的初期支护结构层，所述初期支护结构层通过锚固件锚固于围岩上，所述初期支护结构层的外部依次铺设防水层、瓦斯吸附层、保护层及二次衬砌层，所述瓦斯吸附层通过粘结剂粘贴在防水层上；所述防水层通过连接件与锚固件相连。


2.根据权利要求1所述的瓦斯隧道复合衬砌结构，其特征在于：所述瓦斯吸附层为粘胶基活性炭纤维毡，所述瓦斯吸附层的厚度为2～5cm。


3.根据权利要求2所述的瓦斯隧道复合衬砌结构，其特征在于：所述粘胶基活性炭纤维毡的粘胶基体为环氧树脂发泡胶。


4.根据权利要求1所述的瓦斯隧道复合衬砌结构，其特征在于：所述初期支护结构层包括初喷混凝土层和复喷混凝土层，所述锚固件包括锚杆和暗钉，所述初喷混凝土层喷射于围岩表面，且初喷混凝土层的临空面上间隔钻设用于锚固岩体的锚杆；所述复喷混凝土层喷射于初喷混凝土层上，所述暗钉间隔埋设于复...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊华涛，杨涛，杜英杰，张兵，孟通，杨晔，尤梁，宫晨，朱明，张洪亮，梁渭龙，严亮亮，史跟平，孙申龙，周明杰，胡晶，邢继翠，
申请(专利权)人：中铁十六局集团铁运工程有限公司，
类型：新型
国别省市：内蒙古;15