专利名称：加强型隧道初期支护结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及隧道施工领域，具体为一种加强型隧道初期支护结构。
背景技术：
在隧道施工中，经常会因其特殊的地质围岩而频发大范围初期支护开裂变形情况，使得隧道施工受到变形开裂的影响而造成的停工时间较长，大大影响了施工进度，导致施工成本较高，施工安全性较差，这是因为在以往的隧道施工过程中，初期支护的配套辅助措施往往容易被忽略，拱脚垫设物、锁脚连接筋等措施的施作过于简单，致使钢拱架、锁脚等主要支护措施未能有效发挥其应有的作用，给隧道的质量及安全埋下了隐患，一旦遇到地质情况复杂多变的段落，初期支护变形开裂等一系列安全事故便随即产生。例如老东山隧道的围岩地质情况主要为:紫红夹灰绿色泥岩夹砂岩、泥灰岩，薄至中厚层状，泥质、粉粒及隐晶质结构，以泥质胶结为主，次为钙质胶结，软质岩，差异风化严重，局部全风化；岩层层面层理不清，层间错动剧烈，泥岩呈碎片状剥离，节理极发育，可见明显擦痕，局部手可抓动，岩体呈碎石角砾夹块石结构镶嵌、破碎，岩体自稳性差；地下水沿岩层层面、节理面渗出。如此地质情况先后多次引发初期支护变形开裂，严重时初支侵限换拱甚至是坍塌，经过分析，主要原因在以下几个方面:·[0003]1、钢拱架拱脚施工按照传统的施工做法，钢拱架拱脚一般不设置垫设物，即使围岩情况十分恶劣，也只是垫设石块。石块受围岩压力和拱架自重的影响往往容易被压碎，无法有效的抑制拱架下沉的问题；而在不设置垫设物的情况下，拱架设计中所包含的拱脚垫设物(如接头槽钢)多因承压能力不足而出现变形，如此导致后续各段拱架的连接十分困难，钢拱架常常因受力不均而出现失稳变形，极易引发安全事故的发生。2、锁脚锚管与拱架的连接传统施工当中，对于锁脚锚管与拱架的连接形式为:同一处的两根锁脚锚管使用一根连接筋焊连，再将连接筋中间部位焊接在拱架翼缘板上。这种工艺使得连接筋与锁脚锚管焊接长度极短，多数为点焊施作，而且拱架在安装过程中稍有弯扭，连接筋与拱架间焊接的质量便会受到极大的影响；而焊接质量又是直接决定锁脚锚管是否能真正起到应有作用的重要因素，如此一来，施工质量便无法得到保证。3、纵向连接筋的设置按照传统工艺施工，纵向连接筋一般设置在钢架背后，采用点焊施工；在隧道地质围岩较为特殊的情况下，该做法往往会引起初期支护出现环、纵向开裂或喷射混凝土掉块现象的发生，安全得不到保证。
发明内容本实用新型为了解决现有特殊地质围岩隧道的初期支护存在变形开裂，严重时初支侵限换拱甚至是坍塌的问题，提供一种加强型隧道初期支护结构。[0010]本实用新型是采用如下技术方案实现的:加强型隧道初期支护结构，包括沿隧道中心线间隔支设的钢拱架以及位于钢拱架两侧的锁脚锚管，本实用新型的创新点在于所有钢拱架通过沿隧道中心线设置的纵向连接钢架连接为一体，位于隧道中导和下导的相邻钢拱架之间交叉焊接有斜撑，钢拱架与锁脚锚管之间采用L形锁脚连接筋或U形锁脚连接筋焊接。采用本实用新型的结构设计，所述L形锁脚连接筋或U形锁脚连接筋这两种锁脚形式有效的解决了焊接长度不足的问题，解决了传统施工过程中锁脚连接筋的焊接质量问题，对于锁脚作用的充分发挥帮助极大，提高了锁脚锚管与钢拱架之间的连接效果，同时，由于初期支护大范围变形开裂的发生，与初期支护的整体性密切相关，本实用新型采用了钢拱架间加设纵向连接钢架连接，通过焊接的方式实现与钢拱架间的连接，其尺寸根据设计拱架间距确定，此外在中、下导施作斜撑，通过此两种措施的使用，使初期支护的整体性得以加强。所述钢拱架拱脚处增设枕木或混凝土预制块或木板作为垫设物，可进一步提高钢拱架的稳定性，有效控制初期支护下沉，而且枕木等小型材料可实现循环利用，大大节约了施工成本。与现有技术相比，本实用新型结构简单、设计合理、具有很强的操作性，对于控制隧道初期支护的变形开裂、掉皮剥落等效果显著，可以有效提高初期支护质量，抑制了现场施工中由于地下水的影响、围岩的不利组合、断层破碎带等地质情况所引发的初期支护大面积的变形开裂，确保了隧道施工的安全和进度，为隧道平稳有序施工提供保障，具有很高的经济及推广价值。
图1为本实用新型所述纵向连接钢架的结构示意图；图2为本实 用新型所述人字形斜撑的结构示意图；图3为本实用新型所述菱形斜撑的结构示意图；图4为本实用新型所述钢拱架、锁脚锚管的连接结构示意图；图中:1_钢拱架；2_锁脚锚管；3_纵向连接钢架；4-中导；5-下导；6-斜撑；7-钢拱架拱脚；8_垫设物；9-L形锁脚连接筋；10_U形锁脚连接筋。
具体实施方式
加强型隧道初期支护结构，包括沿隧道中心线间隔支设的钢拱架I以及位于钢拱架两侧的锁脚锚管2，如图1所示，所有钢拱架通过沿隧道中心线设置的纵向连接钢架3连接为一体，如图2、3所示，位于隧道中导4和下导5的相邻钢拱架之间交叉焊接有斜撑6，可焊接成人字形斜撑或菱形斜撑，如图4所示，钢拱架与锁脚锚管之间采用L形锁脚连接筋9或U形锁脚连接筋10焊接。钢拱架拱脚7处增设枕木或混凝土预制块或木板作为垫设物
8。具体制作时，枕木尺寸具体为60cmX25cmX25cm (长X宽X高);另外根据对现场地质情况的认识和对围岩量测数据的分析，也可通过灵活采用枕木、混凝土预制块件或木板等混合使用的方式，所用纵向连接钢架可采用114型钢，所述人字形或菱形斜撑可采用022钢筋或0 42小导管。[0020]工程实例:老东山隧道进口 DK947+555至斜井DK953+085段，总长5370m，截止2010年12月底，共完成V级围岩3181m，按原设计及目前施工情况，前方剩余940m围岩均可按照V级考虑进行施工，预计完工时共完成V级围岩4121m，依照现场施工中的实际数据结合设计所采用的措施参数，现就传统施工措施与本实用新型的加强型初期支护施作后进行对比，具体数据如下表所示。
权利要求1.一种加强型隧道初期支护结构，包括沿隧道中心线间隔支设的钢拱架(I)以及位于钢拱架两侧的锁脚锚管(2)，其特征是所有钢拱架通过沿隧道中心线设置的纵向连接钢架(3)连接为一体，位于隧道中导(4)和下导(5)的相邻钢拱架之间交叉焊接有斜撑(6)，钢拱架与锁脚锚管之间采用L形锁脚连接筋(9)或U形锁脚连接筋(10)焊接。
2.根据权利要求1所述的加强型隧道初期支护结构，其特征是钢拱架拱脚(7)处增设枕木或混凝土预制块或木板作为垫设`物(8)。
专利摘要本实用新型涉及隧道施工领域，具体为一种加强型隧道初期支护结构，解决现有特殊地质围岩隧道的初期支护存在变形开裂，严重时初支侵限换拱甚至是坍塌的问题，包括钢拱架及锁脚锚管，所有钢拱架通过纵向连接钢架连接为一体，位于隧道中导和下导的相邻钢拱架之间交叉焊接有斜撑，钢拱架与锁脚锚管之间采用L形锁脚连接筋或U形锁脚连接筋焊接，钢拱架拱脚处增设垫设物，结构简单、设计合理、具有很强的操作性，对于控制隧道初期支护的变形开裂、掉皮剥落等效果显著，可以有效提高初期支护质量，抑制了施工中由于地质情况所引发的初期支护大面积的变形开裂，确保了隧道施工的安全和进度，为隧道平稳有序施工提供保障，具有很高的经济及推广价值。
文档编号E21D11/18GK203130108SQ20132011852
公开日2013年8月14日 申请日期2013年3月15日 优先权日2013年3月15日
发明者帅建兵, 雷军, 郝文广, 丁海峰, 肖三民, 孙亮, 韩磊 申请人:中铁十二局集团第二工程有限公司