【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道工程的，具体涉及一种灌注有ecc（工程水泥基复合材料）的蜂窝夹芯软弱围岩支护结构及连接方法。
技术介绍
1、隧道工程建设项目的增多导致遇到复杂地质类型的情况逐渐上升；软弱围岩作为隧道施工过程中经常遇到的地质情况，它的存在给隧道施工带来了巨大的安全隐患，如果开挖措施不当，常常会引起塌方，甚至造成工程施工安全事故，因此需要用到支护装置对隧道软弱围岩进行支护。
2、目前在初期支护中所使用的钢拱架是用单独条形型钢连接而成，钢拱架连接成环后再喷射混凝土进行覆盖，形成第一层初期支护。这种支护形式刚度小，在纵向方向间的连接性能较弱，在软弱围岩隧道局部受力过大的情况下，容易产生单环拱架失稳破坏，造成工程安全事故。因此，软弱围岩隧道隧道的合理支护结构既需要具有良好的环向与纵向间的连接性能，又能够在拥有一定刚度的基础上具有与围岩协调变形的能力。为了增加支护接触面积、提高稳定性和承受变形能力，有施工单位研发了蜂窝夹芯的隧道支护结构，例如，中国专利：一种蜂窝夹芯结构和型钢结合的矩形钢拱架隧道支护结构，申请号：202210338069.x，申请日：2022.04.01，摘要：本专利技术公开了一种蜂窝夹芯结构和型钢结合的矩形钢拱架隧道支护结构，包括二次衬砌层、防水层、初支喷射混凝土层、上部多段蜂窝夹芯结构和型钢结合的矩形钢拱架、底部多段传统条形钢拱架、锁脚锚杆和钢拱架之间的连接装置。所述上部多段蜂窝夹芯结构和型钢结合的矩形钢拱架表面为矩形，增加了钢拱架与围岩的接触面积，且表面是一层蜂窝夹芯结构，所述蜂窝夹芯结构通过周围岩体的应
3、经应用研究发现，上述文献公开的结构中，需要在金属板中钻螺孔，支护结构是施工人员通过进行螺栓连接，存在施工慢、容易出现安装漏缺与应力集中现象等缺点。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种灌注有ecc的蜂窝夹芯软弱围岩支护结构及连接方法。本技术一方面通过多段蜂窝夹芯环向线路和多段蜂窝夹芯纵向线路采用榫卯搭接方式进行连接形成网状支护结构，增加了现有支护结构的支护面积，可以有效控制围岩的形变量，防止局部围岩变形过大；另一方面通过蜂窝夹芯结构与ecc结合的形式增加了衬砌结构的强度与刚度，并增加支护结构破坏的延性。
2、本专利技术是采用以下技术方案实现的：
3、一种灌注ecc的蜂窝夹芯软弱围岩支护结构，包括二次衬砌层、防水层、钢拱架、初支喷射混凝土层和锁脚锚杆，支护结构从外往内依次是二次衬砌层、防水层和初支喷射混凝土层，钢拱架设置于初支喷射混凝土层中，锁脚锚杆与钢拱架连接并扦插锚固于围岩内，所述的钢拱架由网状结构拱架和传统条形钢架连接组成，网状结构拱架由多段蜂窝夹芯环向线路和多段蜂窝夹芯纵向线路通过榫卯结构垂直交叉连接形成，多段蜂窝夹芯环向线路沿其长度方向按隧道孔型尺寸弯弧；多段传统条形钢架分别通过连接装置与网状结构拱架两侧的多段蜂窝夹芯环向线路端部连接。连接装置采用传统的连接结构改造预制而成，再其一端设置有与网状结构拱架两侧的多段蜂窝夹芯环向线路端部榫卯连接、另一端采用与传统条形钢架固定连接的结构；所述的多段蜂窝夹芯环向线路和多段蜂窝夹芯纵向线路内灌注有ecc。传统的支护结构是施工人员通过进行螺栓连接，存在施工慢，容易出现缺陷与应力集中现象等缺点，而本专利技术中各结构通过榫卯搭接方式进行连接，排除了这些缺点，且无需在金属板中钻螺孔，减少了应力集中现象对板的损伤，在蜂窝夹芯结构中填入ecc，通过蜂窝夹芯结构与ecc共同受力变形，承载力高，延性好。
4、进一步优选的：所述的多段蜂窝夹芯环向线路由两端设置环向ⅰ型榫卯连接结构与中部设置纵向ⅱ型搭接结构的蜂窝夹芯结构杆连接组成，所述的多段蜂窝夹芯纵向线路由两端设置纵向ⅲ型榫卯连接搭接结构的蜂窝夹芯结构杆连接组成，纵向ⅲ型榫卯连接搭接结构与纵向ⅱ型搭接结构榫卯连接。
5、进一步优选的：所述的蜂窝夹芯结构杆包括上下两片金属板，上下两片金属板之间夹有ⅰ型多级类半蜂窝层与ⅱ型多级类蜂窝层；所述的ⅰ型多级类半蜂窝层位于蜂窝夹芯结构杆最外侧，包括半个蜂窝胞元，蜂窝胞元为中空结构，横截面为正六边形；所述的ⅱ型多级类蜂窝层位于蜂窝夹芯结构杆内部，包括多个蜂窝胞元，蜂窝胞元为中空结构，横截面为正六边形，竖向胞壁与斜向胞壁上设有多个圆孔，方便ecc在各个蜂窝胞元中流动。再蜂窝夹芯结构中，增加多级类蜂窝层的层数会大幅增加所述蜂窝夹芯结构的刚度。
6、进一步优选的：所述的蜂窝夹芯结构杆的两端设置的环向ⅰ型榫卯连接结构是突出的ⅰ型多级类半蜂窝层与突出的ⅱ型多级类半蜂窝层，即蜂窝夹芯结构杆的ⅰ型多级类半蜂窝层与突出的ⅱ型多级类半蜂窝层的长度比金属板长。
7、进一步优选的：所述的纵向ⅱ型搭接结构是在蜂窝夹芯结构杆上设置榫凹，纵向ⅱ型搭接结构的类蜂窝层高度仅为蜂窝夹芯结构杆的类蜂窝层高度的一半。
8、进一步优选的：所述的蜂窝夹芯结构杆的两端设置的纵向ⅲ型榫卯连接搭接结构是突出的ⅰ型多级类半蜂窝层与突出的ⅱ型多级类半蜂窝层，即蜂窝夹芯结构杆的ⅰ型多级类半蜂窝层与突出的ⅱ型多级类半蜂窝层的长度比金属板长，纵向ⅲ型榫卯连接搭接结构的类蜂窝层高度仅为蜂窝夹芯结构杆的类蜂窝层高度的一半。
9、进一步优选的：所述的ecc（工程水泥基复合材料）由水泥、砂、粉煤灰、高炉渣、硅粉、聚羧酸高效减水剂、聚乙烯纤维和水配置而成，要求28天抗压强度不低于50 mpa，抗拉强度不低于6 mpa，极限拉伸应变不小于5％。
10、所述的灌注ecc的蜂窝夹芯软弱围岩支护结构连接方式是先从环向ⅰ型榫卯连接结构处将ecc从下往上灌入多段蜂窝夹芯环向线路，当浇筑面到达纵向ⅱ型搭接结构后，再将两块通过榫卯连接的多段蜂窝夹芯纵向线路搭接至纵向ⅱ型搭接结构之上，从两端纵向ⅲ型榫卯连接搭接结构处将ecc灌入多段蜂窝夹芯纵向线路之中；浇筑过程按照多段蜂窝夹芯结构杆的浇筑口位置由下到上分层浇筑，当浇筑面到达浇筑口后，对当前浇筑口进行封堵，然后再浇筑另一个浇筑口，直到整环浇筑完毕。
11、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
12、1、钢拱架的环向线路与纵向线路为预制构件，结构简易，制造简单，通过榫卯搭接方式进行连接形成网状支护结构，施工工艺简单，无需在金属板中钻螺孔，减少了应力集中现象对板的损伤，增强了环向支护间的连接性能，增加了现有支护结构的支护面积，可以有效控制围岩的形变量。
13、2、钢拱架采用灌注有ecc的多段蜂窝夹芯结构和底部多段条形钢拱架组合而成，充分发挥ecc延性高、刚度大、耐久性好、裂缝宽度控制能力强的优点，增加了钢拱架刚度与延性，可以更好的抵抗围岩变形；具备增加隧道初支护结构强度和刚度以及有效控制位移变形的效果，能本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种灌注ECC的蜂窝夹芯软弱围岩支护结构，包括二次衬砌层（1）、防水层（2）、钢拱架、初支喷射混凝土层（6）和锁脚锚杆（7），支护结构从外往内依次是二次衬砌层（1）、防水层（2）和初支喷射混凝土层（6），钢拱架设置于初支喷射混凝土层（6）中，锁脚锚杆（7）与钢拱架连接并扦插锚固于围岩内，其特征在于：所述的钢拱架由网状结构拱架和传统条形钢架（5）连接组成，网状结构拱架由多段蜂窝夹芯环向线路（3）和多段蜂窝夹芯纵向线路（4）通过榫卯结构垂直交叉连接形成，多段蜂窝夹芯环向线路（3）沿其长度方向按隧道孔型尺寸弯弧；多段传统条形钢架（5）分别通过连接装置（8）与网状结构拱架两侧的多段蜂窝夹芯环向线路（3）端部连接；所述的多段蜂窝夹芯环向线路（3）和多段蜂窝夹芯纵向线路（4）内灌注有ECC。
2.根据权利要求1所述的灌注ECC的蜂窝夹芯软弱围岩支护结构，其特征在于：所述的多段蜂窝夹芯环向线路（3）由两端设置环向Ⅰ型榫卯连接结构（31）与中部设置纵向Ⅱ型搭接结构（32）的蜂窝夹芯结构杆（33）连接组成，所述的多段蜂窝夹芯纵向线路（4）由两端设置纵向Ⅲ型榫卯连接搭接结构（41）的
3.根据权利要求2所述的灌注ECC的蜂窝夹芯软弱围岩支护结构，其特征在于：所述的蜂窝夹芯结构杆（33）包括上下两片金属板（333），上下两片金属板（333）之间夹有Ⅰ型多级类半蜂窝层（331）与Ⅱ型多级类蜂窝层（332）；所述的Ⅰ型多级类半蜂窝层（331）位于蜂窝夹芯结构杆（33）最外侧，包括半个蜂窝胞元，蜂窝胞元为中空结构，横截面为正六边形；所述的Ⅱ型多级类蜂窝层（332）位于蜂窝夹芯结构杆（33）内部，包括多个蜂窝胞元，蜂窝胞元为中空结构，横截面为正六边形，竖向胞壁与斜向胞壁上设有多个圆孔。
4.根据权利要求3所述的灌注ECC的蜂窝夹芯软弱围岩支护结构，其特征在于：所述的蜂窝夹芯结构杆（33）的两端设置的环向Ⅰ型榫卯连接结构（31）是突出的Ⅰ型多级类半蜂窝层（331）与突出的Ⅱ型多级类半蜂窝层（332），即蜂窝夹芯结构杆（33）的Ⅰ型多级类半蜂窝层（331）与突出的Ⅱ型多级类半蜂窝层（332）的长度比金属板（333）长。
5.根据权利要求3所述的灌注ECC的蜂窝夹芯软弱围岩支护结构，其特征在于：所述的纵向Ⅱ型搭接结构（32）是在蜂窝夹芯结构杆（33）上设置榫凹，纵向Ⅱ型搭接结构（32）的类蜂窝层高度仅为蜂窝夹芯结构杆（33）的类蜂窝层高度的一半。
6.根据权利要求2所述的灌注ECC的蜂窝夹芯软弱围岩支护结构，其特征在于：所述的蜂窝夹芯结构杆（33）的两端设置的纵向Ⅲ型榫卯连接搭接结构（41）是突出的Ⅰ型多级类半蜂窝层（331）与突出的Ⅱ型多级类半蜂窝层（332），即蜂窝夹芯结构杆（33）的Ⅰ型多级类半蜂窝层（331）与突出的Ⅱ型多级类半蜂窝层（332）的长度比金属板（333）长，纵向Ⅲ型榫卯连接搭接结构（41）的类蜂窝层高度仅为蜂窝夹芯结构杆（33）的类蜂窝层高度的一半。
7.根据权利要求1所述的灌注ECC的蜂窝夹芯软弱围岩支护结构，其特征在于：所述的ECC由水泥、砂、粉煤灰、高炉渣、硅粉、聚羧酸高效减水剂、聚乙烯纤维和水配置而成，要求28天抗压强度不低于50 MPa，抗拉强度不低于6 MPa，极限拉伸应变不小于5％。
8.根据权利要求1所述的灌注ECC的蜂窝夹芯软弱围岩支护结构，其特征在于：所述的灌注ECC是先从环向Ⅰ型榫卯连接结构（31）处将ECC从下往上灌入多段蜂窝夹芯环向线路（3），当浇筑面到达纵向Ⅱ型搭接结构（32）后，再将两块通过榫卯连接的多段蜂窝夹芯纵向线路（4）搭接至纵向Ⅱ型搭接结构（32）之上，从两端纵向Ⅲ型榫卯连接搭接结构（41）处将ECC灌入多段蜂窝夹芯纵向线路（4）之中；浇筑过程按照多段蜂窝夹芯结构杆的浇筑口位置由下到上分层浇筑，当浇筑面到达浇筑口后，对当前浇筑口进行封堵，然后再浇筑另一个浇筑口，直到整环浇筑完毕。
...【技术特征摘要】
1.一种灌注ecc的蜂窝夹芯软弱围岩支护结构，包括二次衬砌层（1）、防水层（2）、钢拱架、初支喷射混凝土层（6）和锁脚锚杆（7），支护结构从外往内依次是二次衬砌层（1）、防水层（2）和初支喷射混凝土层（6），钢拱架设置于初支喷射混凝土层（6）中，锁脚锚杆（7）与钢拱架连接并扦插锚固于围岩内，其特征在于：所述的钢拱架由网状结构拱架和传统条形钢架（5）连接组成，网状结构拱架由多段蜂窝夹芯环向线路（3）和多段蜂窝夹芯纵向线路（4）通过榫卯结构垂直交叉连接形成，多段蜂窝夹芯环向线路（3）沿其长度方向按隧道孔型尺寸弯弧；多段传统条形钢架（5）分别通过连接装置（8）与网状结构拱架两侧的多段蜂窝夹芯环向线路（3）端部连接；所述的多段蜂窝夹芯环向线路（3）和多段蜂窝夹芯纵向线路（4）内灌注有ecc。
2.根据权利要求1所述的灌注ecc的蜂窝夹芯软弱围岩支护结构，其特征在于：所述的多段蜂窝夹芯环向线路（3）由两端设置环向ⅰ型榫卯连接结构（31）与中部设置纵向ⅱ型搭接结构（32）的蜂窝夹芯结构杆（33）连接组成，所述的多段蜂窝夹芯纵向线路（4）由两端设置纵向ⅲ型榫卯连接搭接结构（41）的蜂窝夹芯结构杆（33）连接组成，纵向ⅲ型榫卯连接搭接结构（41）与纵向ⅱ型搭接结构（32）榫卯连接。
3.根据权利要求2所述的灌注ecc的蜂窝夹芯软弱围岩支护结构，其特征在于：所述的蜂窝夹芯结构杆（33）包括上下两片金属板（333），上下两片金属板（333）之间夹有ⅰ型多级类半蜂窝层（331）与ⅱ型多级类蜂窝层（332）；所述的ⅰ型多级类半蜂窝层（331）位于蜂窝夹芯结构杆（33）最外侧，包括半个蜂窝胞元，蜂窝胞元为中空结构，横截面为正六边形；所述的ⅱ型多级类蜂窝层（332）位于蜂窝夹芯结构杆（33）内部，包括多个蜂窝胞元，蜂窝胞元为中空结构，横截面为正六边形，竖向胞壁与斜向胞壁上设有多个圆孔。
4.根据权利要求3所述的灌注ecc的蜂窝夹芯软弱围岩支护结构，其特征在于：所述的蜂窝夹芯结构杆（33）的...
【专利技术属性】
技术研发人员：韦思，陶小磊，王正坤，李育林，胡杰，刘辉，黄震，黄健，莫军智，陈海量，黄章多，
申请(专利权)人：广西路建工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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