CN106401614B - 一种用于大断面软弱围岩隧道施工支护结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于大断面软弱围岩隧道施工支护结构及其操作方法，包括钢拱架，钢拱架由多根弧形工字钢沿着隧道方向间隔排列而成，工字钢的凹槽朝向隧道方向，在相邻工字钢间设置有条形的锚垫板，锚垫板紧固贴合在工字钢弧形内侧面，其内侧面设置有锚具，锚具上连接有预应力锚索。本发明通过夹片式锚具及锚垫板将预应力锚索的预应力传递给钢拱架，使预应力锚索与钢拱架共同作为隧道初期支护的一部分，形成索拱联合支护体系，减少了后续临时支撑的安装，简化了临时支撑拆除工艺要求，提高了拆撑效率，保证了施工安全，有效保证了大断面软弱围岩隧道施工、分块多、施工空间小、工序衔接多、施工组织难度大的问题，大大提高了施工效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于大断面软弱围岩隧道施工的索拱联合支护结构及其施工方法，属于一种大断面软弱围岩隧道初期支护体系的隧道技术领域。
背景技术
在大断面软弱围岩隧道施工中，多采用双侧壁导坑法、CRD法，将大断面通过内部支撑钢架分划成若干小块，从而实现减跨，达到围岩稳定的目的。该类方法具有工艺繁琐、工艺要求高、无法采用大型机械作业、施工速度慢、施工成本高、拆撑风险大等特点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种用于大断面软弱围岩隧道施工支护结构及其施工方法，在大断面软弱围岩隧道施工中，实现少分块、少内撑，采用大型机械施工，提高大断面软弱围岩隧道施工效率，降低其施工成本，以解决现有技术中存在的问题。
本发明采取的技术方案为：一种用于大断面软弱围岩隧道施工支护结构，包括钢拱架，钢拱架由多根弧形工字钢沿着隧道方向间隔排列而成，工字钢的凹槽朝向隧道方向，在相邻工字钢间设置有条形的锚垫板，锚垫板紧固贴合在工字钢弧形内侧面，其内侧面设置有锚具，锚具上连接有预应力锚索，预应力锚索朝向工字钢径向外侧伸入隧道侧壁内。
优选的，上述锚垫板两端通过焊接方式固定连接在工字钢上，设置的锚垫板焊接后能够将钢拱架形成一个整体。
优选的，上述锚垫板焊接工字钢处设置有限位凹槽，限位凹槽为10-15cm。
优选的，上述锚具采用夹片式锚具。
一种用于大断面软弱围岩隧道施工支护结构的施工方法，该方法为利用隧道既有导坑及成型的钢拱架初期支护，在设置有临时竖撑及临时仰拱横撑的位置施作预应力锚索，利用锚索替换原有的临时竖撑及横撑，并根据隧道荷载的大小调整预应力，满足索替撑的要求，其具体实施步骤如下：
步骤一、在已成型的初期支护两榀钢拱架正中间位置，钻孔安装预应力锚索，锚索设置锚固段及自由段，预应力锚索位置采用梅花形布置，环向设置6根，拱顶2根，上下错开1.5~2m，左右拱腰各2根，上下错开1.5~2m；纵向根据拱架间距隔榀设置；
步骤二、在预应力锚索对应位置安装锚垫板，锚垫板与钢拱架之间采用焊接，并在锚垫板与钢拱架焊接处设置有限位凹槽，钢垫板的长度大于相邻两钢拱架间距+两钢拱架宽度，其宽度以超出锚具10cm为宜，锚垫板对应位置开设与锚索对应圆孔，锚索能穿过垫板圆孔；
步骤三、安装夹片式锚具，锚具安装时与预应力锚索保持同心同轴；
步骤四、采用穿心式千斤顶，对预应力锚索进行张拉，张拉采用双控，以应力控制为主，预应力施加完成后，即实现了锚索与钢架共同抵抗围岩应力，形成索拱联合支护体系；
步骤五、索拱联合支护体系形成后，即可拆除临时竖撑及横撑。
本发明通过夹片式锚具及锚垫板将预应力锚索的预应力传递给钢拱架，使预应力锚索与钢拱架共同作为隧道初期支护的一部分，形成索拱联合支护体系。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的效果如下：
1）减少了后续临时支撑的安装；
2）简化了临时支撑拆除工艺要求，提高了拆撑效率，保证了施工安全；
3）有效保证了大断面软弱围岩隧道施工，分块多，施工空间小，工序衔接多，施工组织难度大的问题，大大提高了施工效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的锚垫板连接处结构示意图。
图中，1-预应力锚索，2-钢拱架，3-锚垫板，4-锚具，5-工字钢，6-限位凹槽。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例1：如图1-图2所示，一种用于大断面软弱围岩隧道施工支护结构，包括钢拱架2，钢拱架2由多根弧形工字钢5沿着隧道方向间隔排列而成，工字钢5的凹槽朝向隧道方向，在相邻工字钢5间设置有条形的锚垫板3，锚垫板3紧固贴合在工字钢5弧形内侧面，其内侧面设置有锚具4，锚具4上连接有预应力锚索1，预应力锚索1朝向工字钢5径向外侧伸入隧道侧壁内。
优选的，上述锚垫板3两端通过焊接方式固定连接在工字钢5上，设置的锚垫板3焊接后能够将钢拱架2形成一个整体，能够提高钢拱架的支护刚性和强度，大大提高支护稳定性，保证施工的安全。
优选的，上述锚垫板3焊接工字钢5处设置有限位凹槽6，限位凹槽6为10-15cm，通过限位凹槽能够大大提高锚垫板的连接可靠性，进一步提高钢拱架的支护刚性和强度，大大提高支护稳定性。
优选的，上述锚具4采用夹片式锚具。
实施例2：一种用于大断面软弱围岩隧道施工支护结构的施工方法，该方法为利用隧道既有导坑及成型的钢拱架初期支护，在设置有临时竖撑及临时仰拱横撑的位置施作预应力锚索，利用锚索替换原有的临时竖撑及横撑，并根据隧道荷载的大小调整预应力，满足索替撑的要求，其具体实施步骤如下：
步骤一、在已成型的初期支护两榀钢拱架正中间位置，钻孔安装预应力锚索，锚索设置锚固段及自由段，预应力锚索位置采用梅花形布置，，环向设置6根，拱顶2根，上下错开1.5~2m，左右拱腰各2根，上下错开1.5~2m；纵向根据拱架间距隔榀设置；
步骤二、在预应力锚索对应位置安装锚垫板，锚垫板与钢拱架之间采用焊接，并在锚垫板与钢拱架焊接处设置有限位凹槽，钢垫板的长度大于相邻两钢拱架间距+两钢拱架宽度，其宽度以超出锚具10cm为宜，锚垫板对应位置开设与锚索对应圆孔，锚索能穿过垫板圆孔；
步骤三、安装夹片式锚具，锚具安装时与预应力锚索保持同心同轴；
步骤四、采用穿心式千斤顶，对预应力锚索进行张拉，张拉采用双控，以应力控制为主，预应力施加完成后，即实现了锚索与钢架共同抵抗围岩应力，完成索拱联合支护体系；
步骤五、索拱联合支护体系形成后，即可拆除临时竖撑及横撑。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种用于大断面软弱围岩隧道施工支护结构，其特征在于：包括钢拱架（2），钢拱架（2）由多根弧形工字钢（5）沿着隧道方向间隔排列而成，工字钢（5）的凹槽朝向隧道方向，在相邻工字钢（5）间设置有条形的锚垫板（3），锚垫板（3）紧固贴合在工字钢（5）弧形内侧面，其内侧面设置有锚具（4），锚具（4）上连接有预应力锚索（1），预应力锚索（1）朝向工字钢（5）径向外侧伸入隧道侧壁内；锚垫板（3）两端通过焊接方式固定连接在工字钢（5）上，设置的锚垫板（3）焊接后能够将钢拱架（2）形成一个整体；用于大断面软弱围岩隧道施工支护结构的施工方法，该方法为利用隧道既有导坑及成型的钢拱架初期支护，在设置有临时竖撑及临时仰拱横撑的位置施作预应力锚索，利用锚索替换原有的临时竖撑及横撑，并根据隧道荷载的大小调整预应力，满足索替撑的要求，其具体实施步骤如下：
步骤一、在已成型的初期支护两榀钢拱架正中间位置，钻孔安装预应力锚索，锚索设置锚固段及自由段，预应力锚索位置采用梅花形布置，环向设置6根，拱顶2根，上下错开1.5~2m，左右拱腰各2根，上下错开1.5~2m；纵向根据拱架间距隔榀设置；
步骤二、在预应力锚索对应位置安装锚垫板，锚垫板与钢拱架之间采用焊接，并在锚垫板与钢拱架焊接处设置有限位凹槽，钢垫板的长度大于相邻两钢拱架间距+两钢拱架宽度，其宽度超出锚具10cm，锚垫板对应位置开设与锚索对应圆孔，锚索能穿过垫板圆孔；
步骤三、安装夹片式锚具，锚具安装时与预应力锚索保持同心同轴；
步骤四、采用穿心式千斤顶，对预应力锚索进行张拉，张拉采用双控，以应力控制为主，预应力施加完成后，即实现了锚索与钢架共同抵抗围岩应力，完成索拱联合支护体系；
步骤五、索拱联合支护体系形成后，即可拆除临时竖撑及横撑。
2.根据权利要求1所述的一种用于大断面软弱围岩隧道施工支护结构，其特征在于：锚垫板（3）焊接工字钢（5）处设置有限位凹槽（6），限位凹槽（6）为10-15cm。
3.根据权利要求1所述的一种用于大断面软弱围岩隧道施工支护结构，其特征在于：锚具（4）采用夹片式锚具。
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