CN108087004A - 一种提高初支钢拱架抗拉稳定性的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高初支钢拱架抗拉稳定性的装置，包括导管，导管包括依次排布的头部、第一开裂区、第二开裂区及尾部，尾部用于连接钢拱架，第一开裂区包括若干条穿透导管管壁的第一裂缝，若干条第一裂缝沿导管周向依次排布，第二开裂区包括若干条穿透导管管壁的第二裂缝，若干条第二裂缝沿导管周向依次排布。利用本发明能够很好地固定钢拱架，减少钢拱架向洞室及沿围岩方向的变形。
Description
技术领域
本发明属于公路桥梁工程技术领域，尤其涉及一种提高初支钢拱架抗拉稳定性的装置。
背景技术
当隧道、地铁等地下工程穿过破碎、软弱围岩时，通常用H型钢分段焊接制作的钢拱架作为围岩初期支护，并根据围岩破碎、变形情况，确定拱架的间距和组成钢拱架的H型钢的尺寸。双向四车道或六车道的公路隧道，横断面大，净空高，钢拱架的长度长，横断面小；在围岩收敛变形过程中，钢拱架容易失稳，通常出现钢拱架扭曲、错位、断裂、侵界等严重影响隧道施工安全和施工质量的问题。通常在钢拱架上每隔一定距离设置两根直径较粗的钢筋，作为其固定措施，但粗钢筋与围岩之间只有摩阻力而无任何粘结力，对于软弱、破碎围岩而言，粗钢筋与围岩之间的摩阻力不足以解决钢拱架的变形。
由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。
发明内容
本发明为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种提高初支钢拱架抗拉稳定性的装置，该装置能够很好地固定钢拱架，减少钢拱架向洞室及沿围岩方向的变形。
本发明所采用的技术方案为：
一种提高初支钢拱架抗拉稳定性的装置，包括导管，导管包括依次排布的头部、第一开裂区、第二开裂区及尾部，尾部用于连接钢拱架，第一开裂区包括若干条穿透导管管壁的第一裂缝，若干条第一裂缝沿导管周向依次排布，第二开裂区包括若干条穿透导管管壁的第二裂缝，若干条第二裂缝沿导管周向依次排布。
所述导管还包括第一注浆孔区域，第一注浆孔区域位于第一开裂区和第二开裂区之间，第一注浆孔区域设置有若干个第一注浆孔。
若干个所述第一注浆孔在第一注浆孔区域呈梅花型布置。
所述导管还包括第二注浆孔区域，第二注浆孔区域位于第二开裂区和尾部之间，第二注浆孔区域设置有若干个第二注浆孔。
若干个所述第二注浆孔在第二注浆孔区域呈梅花型布置。
相邻两条所述第一裂缝之间的间距小于相邻两条所述第二裂缝之间的间距。
所述尾部设置有用于安装钢拱架的卡槽。
所述头部呈尖靴状。
本发明还公开了一种如上所述的提高初支钢拱架抗拉稳定性的装置的使用方法，该方法包括如下步骤：
步骤1，将导管的头部对准围岩，敲击导管的尾部，直至导管除去尾部的部分全部进入围岩；
步骤2，敲打尾部，直至第一开裂区和第二开裂区完全张裂；
步骤3，从导管尾部向导管内注浆，浆体通过第二注浆孔、第二开裂区、第一注浆孔及第一开裂区向岩层四周渗入；
步骤4，注浆结束后，在尾部安装钢拱架。
由于采用了上述技术方案，本发明所取得的有益效果为：
本发明中的导管能够很好地固定钢拱架，导管上的第一开裂区和第二开裂区在受力作用下张裂，注浆后，浆体工作各开裂区和各注浆孔向岩层四周渗入，增强了与导管固连的钢拱架的抗拉拔能力，减少了钢拱架向洞室以及沿围岩方向的变形。
附图说明
图1为本发明中导管与H型钢的装配示意图。
图2为本发明中第一开裂区和第二开裂区张裂后的状态示意图。
图3为本发明中导管的轴测图。
其中，
1、导管 2、第二注浆孔区域 21、第二注浆孔 3、第二开裂区 4、第一注浆孔区域41、第一注浆孔 5、第一开裂区 6、头部 7、尾部 8、H型钢
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不限于这些实施例。
如图1至图3所示，一种提高初支钢拱架抗拉稳定性的装置，包括导管1。导管1内部中空。所述导管1包括依次相连的头部6、第一开裂区5、第一注浆孔区域4、第二开裂区3、第二注浆孔区域2及尾部7。
所述导管1的头部6呈尖靴状，其余部分呈圆筒状，尖靴状的头部6方便了导管1进入围岩。所述尾部7用于连接用于组成钢拱架的H型钢8。所述尾部7设置有用于安装H型钢8的卡槽。
所述第一开裂区5包括若干条穿透导管1管壁的第一裂缝，若干条第一裂缝沿导管1周向依次排布。所述第二开裂区3包括若干条穿透导管1管壁的第二裂缝，若干条第二裂缝沿导管1周向依次排布。相邻两条所述第一裂缝之间的间距小于相邻两条所述第二裂缝之间的间距，从而保证了敲打导管1的过程中，第一开裂区5的能够先于第二开裂区3张裂。注浆后，浆体从第一、第二开裂区渗入岩层四周，从而使浆体与围岩的接触面积加大，进而使导管1与围岩的接触面积加大，增强了导管1的抗拉拔能力。
所述第一注浆孔区域4设置有若干个第一注浆孔41。若干个所述第一注浆孔41在第一注浆孔区域4呈梅花型布置。所述第二注浆孔区域2设置有若干个第二注浆孔21。若干个所述第二注浆孔21在第二注浆孔区域2呈梅花型布置。注浆后，浆体也可从第一、第二注浆孔渗入岩层，进一步增大了导管1与围岩的接触面积。
本发明还公开了一种如上所述的提高初支钢拱架抗拉稳定性的装置的使用方法，该方法包括如下步骤：
步骤1，将导管1的头部对准围岩，敲击导管1的尾部，直至导管1的尾部7有10-20公分裸露在岩层外端。
步骤2，继续敲打尾部7，直至第一开裂区5和第二开裂区3完全张裂。第一开裂区5和第二开裂区3的完全开裂受多种因素的影响，例如，导管1的管径、开裂区的长度、开裂区裂缝的间距、组成导管1的头部6的长度、尾部7的长度、注浆区域的长度等等，因此，要保证第一开裂区5和第二开裂区3的完全开裂，在使用前，首先应做好试验，再在使用时直接施加相应的力以使其开裂。例如，一个导管的具体尺寸为导管的外径为10cm，导管的厚度为1侧面，导管的总长为1m，从导管的头部至第一张裂区的长度为15cm，第一开裂区的长度为20cm，第一注浆孔区域的长度为20cm，第二开裂区的长度为20cm，第二注浆孔区域的长度为20cm，第一开裂区的相邻两裂缝之间的间距为5cm，第二开裂区的相邻两裂缝之间的间距为8cm，使用时将导管的头部对准围岩，用锤头敲击导管的尾部，此时尾部需要的敲击力约为20N，待导管尾部的最外侧距离岩层20cm左右停止敲击，加大敲击力至40N左右，第一开裂区会在敲击力的作用下张裂，此时导管尾部的最外侧距离层至12cm左右，继续加大敲击力至60N左右会使第二开裂区张裂，此时导管尾部的最外侧距离岩层5cm左右。张裂完成进入下述步骤3。
步骤3，通过压力泵从导管1的尾部7向导管1内注浆，浆体通过第二注浆孔21、第二开裂区3、第一注浆孔41及第一开裂区5向岩层四周渗入。
步骤4，注浆结束后2～3个小时，检测导管1的抗拉强度，若强度符合要求，则在尾部7安装钢拱架。具体地来说，导管1的抗拉强度是否符合要求是以施工设计给出的拉力大小为参考标准的，检测导管1抗拉强度时，用测力计连接导管1的尾部7测试即可，测力计的测力结果若大于等于给出的施工设计给出的拉力则导管符合强度要求，反之，则不符合，需要继续灌浆或将导管1拔出后取用新的导管重复上述步骤1至3。
本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的精神所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (8)
1.一种提高初支钢拱架抗拉稳定性的装置，其特征在于，包括导管，导管包括依次排布的头部、第一开裂区、第二开裂区及尾部，尾部用于连接钢拱架，第一开裂区包括若干条穿透导管管壁的第一裂缝，若干条第一裂缝沿导管周向依次排布，第二开裂区包括若干条穿透导管管壁的第二裂缝，若干条第二裂缝沿导管周向依次排布。
2.根据权利要求1所述的一种提高初支钢拱架抗拉稳定性的装置，其特征在于，所述导管还包括第一注浆孔区域，第一注浆孔区域位于第一开裂区和第二开裂区之间，第一注浆孔区域设置有若干个第一注浆孔。
3.根据权利要求2所述的一种提高初支钢拱架抗拉稳定性的装置，其特征在于，若干个所述第一注浆孔在第一注浆孔区域呈梅花型布置。
4.根据权利要求1所述的一种提高初支钢拱架抗拉稳定性的装置，其特征在于，所述导管还包括第二注浆孔区域，第二注浆孔区域位于第二开裂区和尾部之间，第二注浆孔区域设置有若干个第二注浆孔。
5.根据权利要求4所述的一种提高初支钢拱架抗拉稳定性的装置，其特征在于，若干个所述第二注浆孔在第二注浆孔区域呈梅花型布置。
6.根据权利要求1至5任一项权利要求所述的一种提高初支钢拱架抗拉稳定性的装置，其特征在于，相邻两条所述第一裂缝之间的间距小于相邻两条所述第二裂缝之间的间距。
7.根据权利要求1至5任一项权利要求所述的一种提高初支钢拱架抗拉稳定性的装置，其特征在于，所述尾部设置有用于安装钢拱架的卡槽。
8.根据权利要求1至5任一项权利要求所述的一种提高初支钢拱架抗拉稳定性的装置，其特征在于，所述头部呈尖靴状。
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