一种用于隧道的网架衬砌结构及其安装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及隧道衬砌施工领域，特别是一种用于隧道的网架衬砌结构及其安装方法。
【背景技术】
[0002]随着施工技术的进步，钢拱架支护围岩的技术虽然日趋完善，但是钢拱架容易因为侧向刚度低而发生弱轴平面扭曲失稳，导致隧道安全性受到威胁；以及围岩不均匀变形时钢拱架的不同部位承受的轴力、弯矩差异较大引起的安全隐患。由于受力的不均匀性，钢拱架本身不容易局部加强，且增加钢拱架的数量与增大其分布密度来维持岩体的稳定并不经济。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种用于隧道的网架衬砌结构及其安装方法，能够克服现有技术的不足，对整个围岩壁进行支护，保证围岩的稳定性，提升隧洞内的安全性。
[0004]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种用于隧道的网架衬砌结构，包括网架，网架由内弦杆、外弦杆以及腹杆组成，外弦杆与内弦杆形成两个网面，两个网面之间由腹杆连接；
网架呈拱形，外弦杆与围岩接触。
[0005]优选的方案中，所述的网架由多个四棱锥单元组成，四棱锥的底面为外弦杆，四条棱为腹杆，四棱锥顶点之间通过内弦杆连接。
[0006]优选的方案中，所述的网架两侧还设有压杆。
[0007]优选的方案中，所述的压杆为中空钢管，压杆内填充膨胀混凝土。
[0008]优选的方案中，所述的网架架脚穿过钢板埋入地下，钢板通过第二锚栓固定在地面上，网架架脚与钢板拐角位置设有直角钢板，直角钢板通过第一锚栓固定在网架架脚与钢板上。
[0009]一种用于隧道的网架衬砌结构安装方法，包括以下步骤:
I)根据实际施工要求，进行隧道开挖。
[0010]2)在完成开挖施工的隧道围岩壁上初喷30mm的混凝土层。
[0011]3)根据工程环境采用竖直模拟确定网架安装位置，在网架安装过程中，网架两侧的压杆填充膨胀混凝土。
[0012]4)第二锚栓穿过网架架脚与钢板将网架固定在地面上，并通过第一锚栓在架脚与钢板拐角位置固定直角钢板。
[0013]5)在完成安装后的网架上再次喷射混凝土，使混凝土层覆盖网架，完成二衬。
[0014]优选的方案中，大多数杆件采用二力杆。
[0015]优选的方案中，针对不同位置的的受力情况，对于网架受力较大的位置，可采用再分式杆件处理，加密杆件，传递荷载。
[0016]本发明提供的一种用于隧道的网架衬砌结构及其安装方法，其有益效果有以下几点:一、网架结构可以将围岩施加的力均匀的传给各个杆件，多数杆件为二力杆，不受弯矩，从而自身具有良好的稳定性。二、网架不同部位的杆件直径可以不同，在条件相同的洞段内均适用，因此可以节省钢材，而钢拱架一般难以实现。三、网架结构可以支撑起整个围岩，相对于钢拱架而言，能使隧道围岩更稳定，更安全。四、在相同的耗材下，钢网架结构提供给围岩的支护力比钢拱架的更大，从而节约支护成本。五、采用数值模拟预测围岩变形大的位置，对网架受力较大的地方，针对性地采用局部加密杆件的方式，使得材料使用更具针对性，有效的提高岩体稳定性的同时，节约钢材等材料，减少成本。六、网架结构洞轴方向满布网架，厚度远大于钢拱架，因此各方向受力比钢拱架均匀，难有发生侧向失稳的问题，其空间稳定性好，抗震性能好。七、压杆填充混凝土，能够防止压杆失稳，提高钢管的抗压能力。
【附图说明】
[0017]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
图1为本发明的网架在隧洞中的安装结构示意图。
[0018]图2为本发明的网架结构示意图。
[0019]图3为本发明的网架中的四棱锥单元结构示意图。
[0020]图4为本发明的压杆结构示意图。
[0021]图5为本发明的网架架脚与地面连接位置结构示意图。
图6为本发明的钢板结构示意图。
[0022]图中:混凝土层1，网架2，腹杆3，内弦杆4，外弦杆5，膨胀混凝土 6，压杆7，第一锚栓8，直角钢板9，第二锚栓10，钢板11。
【具体实施方式】
[0023]如图中，一种用于隧道的网架衬砌结构，包括网架2，网架2由内弦杆4、外弦杆5以及腹杆3组成，外弦杆5与内弦杆4形成两个网面，两个网面之间由腹杆3连接；
网架2呈拱形，外弦杆5与围岩接触。
[0024]优选的方案中，所述的网架2由多个四棱锥单元组成，四棱锥的底面为外弦杆5，四条棱为腹杆3，四棱锥顶点之间通过内弦杆4连接。
[0025]优选的方案中，所述的网架2两侧还设有压杆7。
[0026]优选的方案中，所述的压杆7为中空钢管，压杆7内填充膨胀混凝土 6。
[0027]优选的方案中，所述的网架2架脚穿过钢板11埋入地下，钢板11通过第二锚栓10固定在地面上，网架2架脚与钢板11拐角位置设有直角钢板9，直角钢板9通过第一锚栓8固定在网架2架脚与钢板11上。
[0028]一种用于隧道的网架衬砌结构安装方法，包括以下步骤:
I)根据实际施工要求，进行隧道开挖。
[0029]2)在完成开挖施工的隧道围岩壁上初喷30mm的混凝土层I。
[0030]3)根据工程环境采用竖直模拟确定网架2安装位置，在网架2安装过程中，网架2两侧的压杆7填充膨胀混凝土 6。
[0031]4)第二锚栓10穿过网架2架脚与钢板11将网架2固定在地面上，并通过第一锚栓8在架脚与钢板11拐角位置固定直角钢板10。
[0032]5)在完成安装后的网架2上再次喷射混凝土，使混凝土层覆盖网架2，完成二衬。
[0033]通过采用上述结构，保证了隧洞支护结构的稳定性及安全性，同时避免了增加钢拱架的数量与增大其分布密度造成的成本上升，在保证隧道施工安全性的前提之下，也节约了大量的资金投入。
【主权项】
1.一种用于隧道的网架衬砌结构，包括网架(2)，其特征是:网架(2)由内弦杆(4)、外弦杆(5)以及腹杆(3)组成，外弦杆(5)与内弦杆(4)形成两个网面，两个网面之间由腹杆(3)连接; 网架(2)呈拱形，外弦杆(5)与围岩接触。2.根据权利要求1所述的一种用于隧道的网架衬砌结构，其特征是:所述的网架(2)由多个四棱锥单元组成，四棱锥的底面为外弦杆(5)，四条棱为腹杆(3)，四棱锥顶点之间通过内弦杆(4)连接。3.根据权利要求1所述的一种用于隧道的网架衬砌结构，其特征是:所述的网架(2)两侧还设有压杆(7)。4.根据权利要求3所述的一种用于隧道的网架衬砌结构，其特征是:所述的压杆(7)为中空钢管，压杆(7)内填充膨胀混凝土(6)。5.根据权利要求1所述的一种用于隧道的网架衬砌结构，其特征是:所述的网架(2)架脚穿过钢板(11)埋入地下，钢板(11)通过第二锚栓(10)固定在地面上，网架(2)架脚与钢板(11)拐角位置设有直角钢板(9)，直角钢板(9)通过第一锚栓(8)固定在网架(2)架脚与钢板(11)上。6.一种用于隧道的网架衬砌结构安装方法，其特征是包括以下步骤: 1)根据实际施工要求，进行隧道开挖； 2)在完成开挖施工的隧道围岩壁上初喷30mm的混凝土层(I)； 3)根据工程环境采用竖直模拟确定网架(2)安装位置，在网架(2)安装过程中，网架(2 )两侧的压杆(7 )填充膨胀混凝土( 6 ); 4)第二锚栓(10)穿过网架(2)架脚与钢板(11)将网架(2)固定在地面上，并通过第一锚栓(8)在架脚与钢板(11)拐角位置固定直角钢板(10); 5)在完成安装后的网架(2)上再次喷射混凝土，使混凝土层覆盖网架(2)，完成二衬。
【专利摘要】一种用于隧道的网架衬砌结构，包括网架，网架由内弦杆、外弦杆以及腹杆组成，外弦杆与内弦杆形成两个网面，两个网面之间由腹杆连接；外弦杆与围岩接触。网架两侧还设有压杆。压杆内填充膨胀混凝土。一种用于隧道的网架衬砌结构安装方法，包括以下步骤：1）根据实际施工要求，进行隧道开挖。2）在完成开挖施工的隧道围岩壁上初喷30mm的混凝土层。3）安装网架，并在网架两侧的压杆填充膨胀混凝土。4）第二锚栓穿过网架架脚与钢板将网架固定在地面上，并通过第一锚栓在架脚与钢板拐角位置固定直角钢板。5）在完成安装后的网架上再次喷射混凝土，完成二衬。通过采用上述结构，提升了隧洞内支护结构的安全性和稳定性，同时节约了施工成本。
【IPC分类】E21D11/14, E21D11/00
【公开号】CN105041332
【申请号】CN201510405388
【发明人】刘杰, 颜溧洲, 李学伟, 邓源, 李建林, 苑腾飞, 于振民
【申请人】三峡大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月13日