一种临时仰拱联合多台阶扩大拱架防沉降装置的制作方法

1.本实用新型主要涉及土木工程隧道施工技术，尤其涉及一种临时仰拱联合多台阶扩大拱架防沉降装置及方法。


背景技术：

2.隧道在穿越浅埋段，断层破碎带；节理发育，遇水软化等软弱围岩易变形地层时，施工过程中，初期支护沉降变形大，传统施工方法拱架安装时，拱脚通常仅由拱脚连接钢板接触隧底，受力面积小，沉降量大；若全部采用临时仰拱，虽可增大基底受力面积，但施作工艺复杂，工效较低，难以同时满足既能抑制隧道沉降变形又能方便现场快速施工。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单可靠、施作方便、可大大提高防沉降效果的临时仰拱联合多台阶扩大拱架防沉降装置。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
5.一种临时仰拱联合多台阶扩大拱架防沉降装置，包括一榀用于上台阶开挖后施作在该区域的拱顶架、两榀用于中台阶开挖后施作在该区域的中部侧拱架、两榀用于下台阶开挖后施作在该区域的下部侧拱架以及一榀用于底台阶开挖后施作在该区域的仰拱初支，两榀所述中部侧拱架的底部之间连接有一榀中部连接架。
6.作为上述技术方案的进一步改进：
7.所述拱顶架两侧底部均连接有一榀支撑架。
8.所述支撑架底部垫设有钢板，所述钢板的长度与上台阶一次开挖掘进的深度相匹配。
9.每榀中部侧拱架的顶部均与拱顶架相应侧的底部连接。
10.每榀下部侧拱架的顶部均与相应侧的中部侧拱架底部连接。
11.所述仰拱初支的两端分别与相应侧的下部侧拱架底部连接。
12.所述下部侧拱架包括一段侧向架和一段用于增加底部支撑面积的弧形架，所述侧向架和弧形架相互连接，侧向架顶部与相应侧的中部侧拱架底部连接，弧形架底部与仰拱初支连接。
13.一种临时仰拱联合多台阶扩大拱架防沉降方法，用上述的临时仰拱联合多台阶扩大拱架防沉降装置进行，具体包括以下步骤：
14.s1：开挖上台阶；
15.s2：在上台阶的开挖区域施作挂网和拱顶架
16.s3：在拱顶架两侧底部安装支撑架；
17.s4：在支撑架底部垫设有钢板，确保钢板的长度与上台阶一次开挖掘进的深度相匹配；
18.s5：分左右先后开挖中台阶；
19.s6：在中台阶的开挖区域施作挂网和中部侧拱架，使中部侧拱架的顶部与拱顶架相应侧的底部连接；
20.s7：在两榀中部侧拱架的底部之间施作一榀中部连接架以使两榀中部侧拱架形成连接；
21.s8：分左右先后开挖下台阶；
22.s9：在下台阶的开挖区域施作挂网和下部侧拱架，使下部侧拱架的顶部与相应侧的中部侧拱架底部连接；
23.s10：开挖底台阶；
24.s11：在底台阶的开挖区域施作仰拱初支，使仰拱初支的两端分别与相应侧的下部侧拱架底部连接。
25.作为上述技术方案的进一步改进：
26.在每一台阶的支护完成后进行喷锚施工。
27.上台阶区域支护完成后进行6次循环喷锚施工，中台阶和下台阶区域支护完成后进行3次循环喷锚施工，底台阶区域支护完成后进行喷锚施工直至封闭。
28.与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
29.本实用新型的临时仰拱联合多台阶扩大拱架防沉降装置，施工时，先开挖上台阶，在上台阶的开挖区域施作挂网和拱顶架，利用了上台阶底部未开挖部分作为支撑基础施作挂网和拱顶架，防止拱顶架受力沉降；然后分左右先后开挖中台阶，在中台阶的开挖区域施作挂网和中部侧拱架，使中部侧拱架的顶部与拱顶架相应侧的底部连接，在两榀中部侧拱架的底部之间施作一榀中部连接架以使两榀中部侧拱架形成连接，利用了中台阶底部未开挖部分作为支撑基础施作挂网和中部侧拱架，并且将中部侧拱架通过中部连接架连接形成闭环，实现了闭环式力的传导作用，防止拱顶架和中部侧拱架受力沉降；再分左右先后开挖下台阶，在下台阶的开挖区域施作挂网和下部侧拱架，使下部侧拱架的顶部与相应侧的中部侧拱架底部连接，该下部侧拱架延伸至隧道底部区域，利用下台阶底部未开挖部分作为支撑基础，相当于扩大了下部侧拱架支撑面积，进一步提高了防沉降效果；最后开挖底台阶，在底台阶的开挖区域施作仰拱初支，使仰拱初支的两端分别与相应侧的下部侧拱架底部连接。整体结构简单可靠，施作方便。
附图说明
30.图1是本实用新型的结构示意图。
31.图2是本实用新型中拱顶架的结构示意图。
32.图3是本实用新型中中部侧拱架的结构示意图。
33.图4是本实用新型中下部侧拱架的结构示意图。
34.图5是本实用新型中仰拱初支的结构示意图。
35.图中各标号表示：
36.1、上台阶；2、中台阶；3、下台阶；4、底台阶；5、拱顶架；6、中部侧拱架；7、下部侧拱架；71、侧向架；72、弧形架；8、仰拱初支；9、中部连接架；10、支撑架。
具体实施方式
37.以下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。
38.图1至图5示出了本实用新型临时仰拱联合多台阶扩大拱架防沉降装置的一种实施例，包括一榀用于上台阶1开挖后施作在该区域的拱顶架5、两榀用于中台阶2开挖后施作在该区域的中部侧拱架6、两榀用于下台阶3开挖后施作在该区域的下部侧拱架7以及一榀用于底台阶4开挖后施作在该区域的仰拱初支8，两榀中部侧拱架6的底部之间连接有一榀中部连接架9。施工时，先开挖上台阶1，在上台阶1的开挖区域施作挂网和拱顶架5，利用了上台阶1底部未开挖部分作为支撑基础施作挂网和拱顶架5，防止拱顶架5受力沉降；然后分左右先后开挖中台阶2，在中台阶2的开挖区域施作挂网和中部侧拱架6，使中部侧拱架6的顶部与拱顶架5相应侧的底部连接，在两榀中部侧拱架6的底部之间施作一榀中部连接架9以使两榀中部侧拱架6形成连接，利用了中台阶2底部未开挖部分作为支撑基础施作挂网和中部侧拱架6，并且将中部侧拱架6通过中部连接架9连接形成闭环，实现了闭环式力的传导作用，防止拱顶架5和中部侧拱架6受力沉降；再分左右先后开挖下台阶3，在下台阶3的开挖区域施作挂网和下部侧拱架7，使下部侧拱架7的顶部与相应侧的中部侧拱架6底部连接，该下部侧拱架7延伸至隧道底部区域，利用下台阶3底部未开挖部分作为支撑基础，相当于扩大了下部侧拱架7支撑面积，进一步提高了防沉降效果；最后开挖底台阶4，在底台阶4的开挖区域施作仰拱初支8，使仰拱初支8的两端分别与相应侧的下部侧拱架7底部连接。整体结构简单可靠，施作方便。
39.本实施例中，拱顶架5两侧底部均连接有一榀支撑架10。该结构中，由于拱顶架5是在未封闭成环状态下受力时间最长的部位，是受开挖扰动影响最大的部位，所以也是沉降变形最大的部位，通过支撑架10改变上台阶1初支的受力状态，将拱顶架5受力传递至支撑架10受力，增大基础受力面，提高了拱顶架5对沉降变形的抗力，降低沉降速率。
40.本实施例中，支撑架10底部垫设有钢板，钢板的长度与上台阶1一次开挖掘进的深度相匹配。该结构中，进一步通过钢板增大基础受力面，提高了拱顶架5对沉降变形的抗力，降低沉降速率。
41.本实施例中，每榀中部侧拱架6的顶部均与拱顶架5相应侧的底部连接。其结构简单可靠。
42.本实施例中，每榀下部侧拱架7的顶部均与相应侧的中部侧拱架6底部连接。其结构简单可靠。
43.本实施例中，仰拱初支8的两端分别与相应侧的下部侧拱架7底部连接。其结构简单可靠。
44.本实施例中，下部侧拱架7包括一段侧向架71和一段用于增加底部支撑面积的弧形架72，侧向架71和弧形架72相互连接，侧向架71顶部与相应侧的中部侧拱架6底部连接，弧形架72底部与仰拱初支8连接。该结构中，该弧形架72延伸至隧道底部区域，利用下台阶3底部未开挖部分作为支撑基础，相当于扩大了下部侧拱架7支撑面积，进一步提高了防沉降效果。
45.本实施例的临时仰拱联合多台阶扩大拱架防沉降方法，用上述的临时仰拱联合多台阶扩大拱架防沉降装置进行，具体包括以下步骤：
46.s1：开挖上台阶1；
47.s2：在上台阶1的开挖区域施作挂网和拱顶架5
48.s3：在拱顶架5两侧底部安装支撑架10；
49.s4：在支撑架10底部垫设有钢板，确保钢板的长度与上台阶1一次开挖掘进的深度相匹配；
50.s5：分左右先后开挖中台阶2；
51.s6：在中台阶2的开挖区域施作挂网和中部侧拱架6，使中部侧拱架6的顶部与拱顶架5相应侧的底部连接；
52.s7：在两榀中部侧拱架6的底部之间施作一榀中部连接架9以使两榀中部侧拱架6形成连接；
53.s8：分左右先后开挖下台阶3；
54.s9：在下台阶3的开挖区域施作挂网和下部侧拱架7，使下部侧拱架7的顶部与相应侧的中部侧拱架6底部连接；
55.s10：开挖底台阶4；
56.s11：在底台阶4的开挖区域施作仰拱初支8，使仰拱初支8的两端分别与相应侧的下部侧拱架7底部连接。
57.采用该方法，利用了上台阶1底部未开挖部分作为支撑基础施作挂网和拱顶架5，防止拱顶架5受力沉降；利用了中台阶2底部未开挖部分作为支撑基础施作挂网和中部侧拱架6，并且将中部侧拱架6通过中部连接架9连接形成闭环，实现了闭环式力的传导作用，防止拱顶架5和中部侧拱架6受力沉降；下部侧拱架7延伸至隧道底部区域，利用下台阶3底部未开挖部分作为支撑基础，相当于扩大了下部侧拱架7支撑面积，进一步提高了防沉降效果。
58.本实施例中，在每一台阶的支护完成后进行喷锚施工。其操作简单方便。
59.本实施例中，上台阶1区域支护完成后进行6次循环喷锚施工，中台阶2和下台阶3区域支护完成后进行3次循环喷锚施工，底台阶4区域支护完成后进行喷锚施工直至封闭。其操作简单方便。
60.虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。