用于保护曲墙上开洞门稳定性的悬挑保护装置的制作方法

本实用新型属于隧道工程领域，具体涉及到一种用于保护曲墙上开洞门稳定性的悬挑保护装置。

背景技术：

随着城市地铁建设的迅猛发展，在隧道施工当中常常会遇到在已有隧道内部进行开洞以提供工作面施工另一条隧道的情形。对于隧道一侧为直墙的情况，开洞过程中隧道结构风险较小；对于隧道一侧为曲墙的情况，由于曲墙为弧形，对其上方的土体存在一定的支护作用，开洞过程中其上方土体在重力作用下必然会向下塌落。一方面，塌落土方需要清理以保证开洞施工的连续进行；另一方面，由于开洞时隧道结构的刚度被削弱，在其上方土体的重力下，隧道结构的安全风险大大增加。因此，设计一种用于保护曲墙上开洞门稳定性的悬挑保护装置对解决这一工程问题具有实用价值。

技术实现要素：

本申请的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种用于保护曲墙上开洞门稳定性的悬挑保护装置。

为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：

一种用于保护曲墙上开洞门稳定性的悬挑保护装置，包括涨壳式中空锚杆、固定装置和悬挑支护钢板；

其中，固定装置安设在曲墙开洞区域上方的隧道水平孔洞中，悬挑支护钢板穿过固定装置顶入土层中，涨壳式中空锚杆穿过固定装置和悬挑支护钢板分别锚入隧道结构的隧道初次衬砌及隧道二次衬砌中，使得固定装置、悬挑支护钢板与隧道结构之间构成一个传力装置。

进一步，固定装置包括锁定块体、凸出块体、围护板；两个锁定块体左右相对，两个围护板前后相对，四者首尾相接构成一个上下贯通的框架；两块锁定块体相对的一侧各自垂直连接一块凸出块体，凸出块体与围护板平行；两个围护板上分别开设有孔位相对的围护板孔洞；

悬挑支护钢板包括钢板；钢板的左右两侧分别开设有纵向贯通、且与固定装置中的凸出块体相匹配的钢板凹槽，同时钢板上还开设有与围护板孔洞孔位对应的钢板孔洞；

固定装置安设在曲墙开洞区域上方的隧道水平孔洞中，悬挑支护钢板穿过固定装置顶入土层中，且悬挑支护钢板的钢板凹槽与固定装置中的凸出块体配合嵌套，固定装置上的围护板孔洞与悬挑支护钢板上的钢板孔洞的孔位相对应；

涨壳式中空锚杆穿过围护板孔洞、钢板孔洞并分别锚入隧道结构的隧道初次衬砌及隧道二次衬砌中，使得固定装置、悬挑支护钢板与隧道结构之间构成一个传力装置。

在本申请中，涨壳式中空锚杆采用现有技术中已有的。且涨壳式中空锚杆安装完成后，通过注浆管对竖直孔洞内部进行压力注浆，，以防止锚杆体的杆体锈蚀致使锚杆失效。

在本申请中，固定装置通过凸出块体、钢板凹槽为悬挑支护钢板提供支承。

在本申请中，涨壳式中空锚杆通过围护板孔洞、钢板孔洞锚入隧道结构中，将固定装置、悬挑支护钢板所承担的土压力部分传递至上方的隧道衬砌结构。

在本申请中，涨壳式中空锚杆、固定装置和悬挑支护钢板的尺寸及数量可根据开洞区域尺寸、隧道几何形状、承担的土压力大小等进行调整。

与现有技术相比，本申请至少具有以下有益效果：本申请的曲墙开洞门的悬挑保护装置解决了开洞门过程中隧道上覆土体缺少支护的问题，并利用已有隧道结构作为支点对悬挑支护钢板提供支承作用，安装便捷，操作方便。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本申请实施例提供的用于保护曲墙上开洞门稳定性的悬挑保护装置的安装示意图；

图2为本申请实施例提供的涨壳式中空锚杆的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的固定装置的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的悬挑支护钢板的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的隧道开孔孔洞的示意图。

附图标记包括：1隧道中线、2隧道初衬、3隧道二衬、4曲墙开洞区域、5隧道孔洞、6涨壳式中空锚杆、7固定装置、8悬挑支护钢板；

5-1水平孔洞、5-2竖直孔洞、5-3隧道二衬凿除部分；

6-1锚头、6-2锚杆体、6-3止浆塞、6-4垫板、6-5注浆管、6-6螺母；

7-1锁定块体、7-2凸出块体、7-3围护板、7-4围护板孔洞；

8-1钢板孔洞、8-2钢板、8-3钢板凹槽。

具体实施方式

以下将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1-4，本申请提供一种技术方案：

如图1所示，一种用于保护曲墙上开洞门稳定性的悬挑保护装置，包括涨壳式中空锚杆6、固定装置7和悬挑支护钢板8。

在本实施例中，涨壳式中空锚杆6可以采用cn1544798a中公开的一种涨壳式中空锚杆。如图2所示，涨壳式中空锚杆6包括锚头6-1、锚杆体6-2、止浆塞6-3、垫板6-4、注浆管6-5、螺母6-6。锚杆体6-2前端与锚头6-1末端通过螺纹连接，锚头6-1中开设有与锚杆体6-2内部空腔连通的连通口，止浆塞6-3、垫板6-4、螺母6-6上均开设有圆形孔洞，便于锚杆体6-2从中穿过，垫板6-4带有可插入注浆管6-5的小孔，注浆管6-5穿过垫板6-4上的小孔并与垫板6-4通过焊接的方式连接。涨壳式中空锚杆6的作用在于提供锚固效果，将固定装置7和悬挑支护钢板8上所承担的部分土压力转移至其上方的隧道结构。

如图3所示，固定装置7包括锁定块体7-1、凸出块体7-2、围护板7-3；其中，锁定块体7-1与凸出块体7-2均采用钢板，且锁定块体7-1为厚钢板；两个锁定块体7-1左右相对设置，两个围护板7-3前后相对设置，四者首尾相接构成一个上下贯通的长方形框架；两块锁定块体7-1相对的一侧各自垂直连接一块凸出块体7-2，凸出块体7-2与围护板7-3平行；围护板7-3上部的中间位置均开设有左右两个围护板孔洞7-4，且两个围护板7-3上的围护板孔洞7-4在孔位上分别相对应。

如图4所示，悬挑支护钢板8包括钢板8-2；钢板8-2的左右两侧分别开设有纵向贯通、且与固定装置7中的凸出块体7-2相匹配的钢板凹槽8-3，钢板8-2上部的中间位置开设有左右两个钢板孔洞8-1。

在本申请中，悬挑支护钢板8的钢板凹槽8-3与固定装置7中的凸出块体7-2相配合，可成为一个受力传力机构，使得固定装置7能够为悬挑支护钢板8提供支承，将钢板8-2上所受的部分土压力传递至固定装置7，而后通过固定装置7中的锁定块体7-1及围护板7-3将该部分土压力传递至其下方的隧道结构。

如图5所示，隧道结构包括隧道初衬2、隧道二衬3，隧道结构一侧为曲墙开洞区域4。安装悬挑保护装置之前，先需要在曲墙开洞区域4上方开孔，形成隧道孔洞5。隧道孔洞5包括水平孔洞5-1、竖直孔洞5-2以及水平孔洞5-1、竖直孔洞5-2下方隧道二衬凿除部分5-3。

本申请提供的用于保护曲墙上开洞门稳定性的悬挑保护装置，安装过程如下：

(1)先使用钻孔机器在曲墙开洞区域4上方沿水平方向形成水平孔洞5-1，接着将水平孔洞5-1下方的隧道二衬部分凿除，最后沿垂直方向打设竖直孔洞5-2。

(2)将固定装置7放入隧道水平孔洞5-1内，必要时可通过顶进装置进行辅助安装。

(3)通过千斤顶或者液压装置施加压力，将悬挑支护钢板8通过水平孔洞5-1顶入曲墙开洞区域4上方的土层，并插入固定装置7中，使悬挑支护钢板8的钢板凹槽8-3与固定装置7中的凸出块体7-2配合嵌套，使固定装置7上预留的围护板孔洞7-4与悬挑支护钢板8上预留的钢板孔洞8-1的孔位相对应。

(4)通过固定装置7、悬挑支护钢板8上预留的围护板孔洞7-4、钢板孔洞8-1安装涨壳式中空锚杆6；

首先将安装有锚头6-1的锚杆体6-2从竖直孔洞5-2的底部插入，依次穿过围护板孔洞7-4、钢板孔洞8-1后，使锚头6-1的顶端与竖直孔洞5-2的内顶部紧贴，并使锚头6-1充分涨开；

再依次将止浆塞6-3、带有注浆管6-5的垫板6-4、螺母6-6从固定装置7、悬挑支护钢板8下方套入锚杆体6-2下部，并将螺母6-6连接常规张拉工具，如扭力扳手、锚杆拉力计，实施预应力张拉至规定值。

(5)涨壳式中空锚杆6安装完成后，开启注浆机器通过垫板6-4上所安装的注浆管6-5向竖直孔洞5-2内进行压力注浆，浆体逐渐充溢竖直孔洞5-2并向上流动，浆体从锚头6-1尾端上的连通口进入中空锚杆体6-2的空腔内，直至锚杆体6-2的尾端流出浆液且注浆压力达到设计值停止注浆完成锚杆安装。

注浆的目的是使浆液包裹预应力锚杆体，有效地防止杆体锈蚀致使锚杆失效。

涨壳式中空锚杆6通过围护板孔洞7-4、钢板孔洞8-1锚入隧道初次衬砌2、二次衬砌3中，可以使得固定装置7、悬挑支护钢板8与隧道结构之间构成一个传力装置。

涨壳式中空锚杆6安装完毕且锚固力达到相关要求后，可进行曲墙开洞施工。此时，悬挑保护装置下方的土体随开洞过程的进行而向下塌落，并在开洞过程中被挖除。悬挑保护装置上方的土体重力被悬挑保护装置所承担，一部分土压力通过固定装置7传递至固定装置7下方的隧道衬砌结构，另一部分土压力通过涨壳式中空锚杆6传递至固定装置7上方的隧道衬砌结构，最终土压力全部被隧道结构所承担。

需要说明的是，上述实施例中只采用了一个悬挑支护钢板8，因此该悬挑保护装置为单跨；实际工程中，可以根据曲墙开洞区域4尺寸、隧道几何形状、悬挑支护钢板8所要承担的土压力大小等的不同来确定涨壳式中空锚杆6分布的间距及数量、固定装置7和悬挑支护钢板8的尺寸及数量等等。即在实际工程中可采取多跨悬挑保护装置的形式，也就是沿着隧道水平小孔洞5方向连续设置多个悬挑支护钢板8，相应的涨壳式中空锚杆6及固定装置7也随悬挑支护钢板8连续分布。

以上所述为本申请较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本申请的教导，在不脱离本申请的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本申请的保护范围之内。