CN109519198A - 格栅笼式隧道临时仰拱及其安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了格栅笼式隧道临时仰拱及其安装方法。格栅笼由高强度纤维材料制成，并其内填充块状散体材料，块状散体材料体积大于格栅笼体积，使得高强度纤维拉伸，在纤维材料的约束作用下，块状散体材料被紧密压实，格栅笼式隧道临时仰拱可抵抗地应力。地层富水时，可通过格栅孔眼中的抽水管排水。纤维格栅可由采用玄武岩纤维制作，块状散体材料可由隧道开挖出来的废石破碎后制成。与现有技术相比，本发明施工简单、拆除方便、能重复使用，价格低廉，且能变废为宝、环保绿色，在富水地层中不腐蚀，抗上浮等优点，广泛适用于各种隧道施工中。
Description
技术领域
本发明属于隧道工程开挖施工领域，涉及格栅笼式隧道临时仰拱及其安装方法。
背景技术
仰拱是隧道结构的主要组成部分之一，它是隧道结构的基础，是为改善上部支护结构受力条件而设置在隧道底部的反向拱形结构，是隧道结构的主要组成部分之一，它一方面要将隧道上部的地层压力通过隧道边墙结构或将路面上的荷载有效的传递到地下，而且还有效的抵抗隧道下部地层传来的反力。
在软弱地层中施工，极易发生初期支护及围岩整体沉降过大的现象，稍有不慎就可能发生隧道塌方的事故，因此及时封闭而使支护结构闭合是关键。当采用分部开挖法施工，在上半断面开挖和被覆后，立即在底板上做临时仰拱，以使上半断面先形成闭合断面，以提高施工的安全度，有效地抑制结构及地面沉降，对隧道的稳定性和施工人员的人身安全起着重要作用。
临时仰拱只起临时支护作用，施工中要不断被挖掉，提高了工程造价。施工中临时仰拱常采用素混凝土和型钢制作，素混凝土价格便宜、施工简单，但强度较低、凝固后拆除费时费力，而且不能重复使用；型钢价格昂贵、施工复杂，但强度较高、拆除简单且能重复使用，因此应用较多，但在富水地层中型钢极易生锈腐蚀，缩短其使用寿命，大大增加了工程造价。
因此，目前亟需寻求一种施工简单、强度高、拆除方便、能重复使用，且在富水地层不会生锈腐蚀的隧道临时仰拱及其安装方法。
发明内容
本发明的目的，就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种格栅笼式隧道临时仰拱及其安装方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种格栅笼式隧道临时仰拱，格栅笼由高强度纤维材料制成，并呈仰拱型，其内填充块状散体材料，块状散体材料体积远大于格栅笼体积，使得高强度纤维拉伸，纤维材料对块状散体材料产生向心包裹力(纤维材料拉力的合力)，在该力的约束作用下，块状散体材料被紧密压实，可以承担一定的压力，而纤维格栅笼也承担一定的拉力和弯矩。因此，格栅笼式隧道临时仰拱即可以承担压力，也可承担拉力和弯矩，即抵抗地应力的能力。所述格栅笼两端封口。
进一步做出限定优化技术方案，隧道地层富水时，在高程较低的格栅孔眼中插入抽水管，连接抽水机，将仰拱下的地下水抽入排水沟。
进一步限定，纤维格栅笼两侧设有刚性连接板，板上开孔，通过螺栓与隧道侧墙钢拱架连接。
具体的说，所述纤维格栅笼孔眼可为矩形、圆形、等边六边形等易于加工的形状，孔眼边上任意两点的距离不大于块状散体材料最小粒径的1/3。
优选的，纤维格栅可由采用玄武岩纤维制作。
优选的，块状散体材料可由隧道开挖出来的废石破碎后制成。
本发明还提供该格栅笼式隧道临时仰拱的安装方法，具体包括以下步骤：
(1)隧道开挖后，测量出需架设临时仰拱的开挖区宽度；
(2)选取长度介于需架设临时仰拱的开挖区宽度的0.9倍与1.0倍之间、宽度介于需架设临时仰拱开挖区区边墙钢拱架间距宽度的1.0倍与1.50倍之间的格栅笼；
(3)选取最小粒径不小于格栅笼孔眼边上任意两点的距离的3倍的块状散体材料；
块状散体材料可以采用隧道开挖出来的废石，并将废石破碎成级配碎石，使得级配碎石的选取最小粒径不小于格栅笼孔眼边上任意两点的距离的3倍。
(4)将格栅笼一段封闭，将格栅笼竖立，将块状散体材料充填进格栅笼中，边充填边加压振捣，充填完成后，使格栅笼宽度膨胀至约需架设临时仰拱开挖区区边墙钢拱架间距宽度的1.50倍，将格栅笼封口；
(5)在格栅笼两侧安装刚性连接板，然后将临时仰拱运输至安装部位，与边墙钢拱架用螺栓连接；
(6)在高程较低的格栅孔眼中插入抽水管，连接抽水机，将临时仰拱下的地下水抽入排水沟；
(7)待需拆除临时仰拱时，将螺栓松开，将临时仰拱运输至下一位置安装。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1.施工简单、拆除方便、能重复使用；
2.纤维格栅可由采用玄武岩纤维制作，块状散体材料可由隧道开挖出来的废石破碎后制成，价格低廉，且能变废为宝、环保绿色；
3.在富水地层中不腐蚀，使用寿命长；
4.在富水地层中，水可通过格栅孔中渗出，水不会在仰拱下聚集，进而产生高水压，使仰拱承受高水压，甚至上浮。
附图说明
图1为本发明实施例提供的格栅笼式隧道临时仰拱的整体效果示意图；
图2为本发明实施例提供的格栅笼式隧道临时仰拱的安装示意图；
图3为本发明实施例提供的格栅笼式隧道临时仰拱的横截面示意图。
图中标记说明：
1—边墙钢拱架、2—格栅笼式隧道临时仰拱、21-块状散体材料、22-纤维格栅笼、23-刚性连接板、24-螺栓孔、25-抽水管、3-岩石。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1至图3所示，本发明提供一种格栅笼式隧道临时仰拱2，包括块状散体材料21、纤维格栅笼22、刚性连接板23、抽水管25。
其中，纤维格栅笼22采用高强度玄武岩纤维材料制成，其内填充块状散体材料21，填充块状散体材料21的总体积远大于纤维格栅笼22的容积，使得高强度玄武岩纤维材料拉伸，并使纤维材料对块状散体材料21产生向心包裹力，即纤维材料拉力的合力，在该力的约束作用下，块状散体材料21被紧密压实，可以承担一定的压力，而纤维格栅笼22也承担一定的拉力和弯矩。
在优选的实施方式中，块状散体材料21可以为隧道开挖出来的破碎废石。
在本发明中，纤维格栅笼22的孔眼可为矩形、圆形、等边六边形等形状，孔眼边上任意两点的距离不大于块状散体材料21最小粒径的1/3。进一步，高程较低的孔眼中插入抽水管25。
进一步，纤维格栅笼22的两端分别与隧道两侧的边墙钢拱架1连接。纤维格栅笼22的两端各设有一个刚性连接板23，刚性连接板23上开设有螺栓孔24，刚性连接板23与边墙钢拱架1之间采用螺栓连接，从而将纤维格栅笼22的两端各与一个边墙钢拱架1连接。格栅笼式隧道临时仰拱2的下方有岩石3支撑。
本发明提供的格栅笼式隧道临时仰拱的安装方法为：
(1)隧道开挖后，测量出需架设临时仰拱的开挖区宽度；本实施中，隧道地层富含地下水，隧道需要安装格栅笼式隧道临时仰拱2长3.0米，开挖隧道边墙钢拱架1间距1米；
(2)选取矩形的玄武岩纤维格栅笼22，其宽度1.4米、厚0.5米、长2.95米，纤维格栅笼22的孔眼为圆形，直径2厘米；
(3)将隧道开挖出的岩石破碎成直径6厘米到10厘米的级配碎石；
(4)将纤维格栅笼22一端封闭，将纤维格栅笼22竖立，将级配碎石充填进纤维格栅笼22中，边充填边加压振捣，充填完成后，使纤维格栅笼22的宽度膨胀至约1.5米，将纤维格栅笼22封口；
(5)在纤维格栅笼22两侧安装刚性连接板23，然后将格栅笼式隧道临时仰拱2运输至安装部位，与边墙钢拱架1用螺栓连接；
(6)在高程较低的格栅孔眼中插入抽水管25，连接抽水机，将临时仰拱2下的地下水抽入排水沟；
(7)待需拆除格栅笼式隧道临时仰拱2时，将螺栓松开，将格栅笼式隧道临时仰拱2运输至下一位置安装。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种格栅笼式隧道临时仰拱，其特征在于：包括纤维格栅笼(22)和块状散体材料(21)；
所述纤维格栅笼(22)采用高强度纤维材料制成，并呈仰拱型，纤维格栅笼(22)内填充块状散体材料(21)，且块状散体材料(21)的体积大于纤维格栅笼(22)的容积，使得高强度纤维拉伸并对块状散体材料(21)产生向心包裹力，在该力的约束作用下，块状散体材料(21)被紧密压实，承担起压力；同时纤维格栅笼(22)也承担拉力和弯矩；所述纤维格栅笼(22)两端封口。
2.根据权利要求1所述的格栅笼式隧道临时仰拱，其特征在于：还包括刚性连接板(23)；
所述纤维格栅笼(22)的两侧各设一块刚性连接板(23)，并通过刚性连接板(23)与隧道边墙钢拱架(1)连接。
3.根据权利要求1所述的格栅笼式隧道临时仰拱，其特征在于：隧道地层富水的情况下，在纤维格栅笼(22)高程低的格栅孔眼中插入抽水管(25)，抽水管(25)连接抽水机，将临时仰拱下的地下水抽入排水沟。
4.根据权利要求1所述的格栅笼式隧道临时仰拱，其特征在于，所述的纤维格栅笼(22)的材料为玄武岩纤维。
5.根据权利要求1所述的具有格栅笼式隧道临时仰拱，其特征在于，所述的块状散体材料(21)为隧道开挖出来的破碎废石。
6.根据权利要求1所述的具有格栅笼式隧道临时仰拱，其特征在于，所述的纤维格栅笼(22)的格栅孔眼为矩形、或圆形、或等边六边形，且格栅孔眼边上任意两点的距离不大于块状散体材料(21)最小粒径的1/3。
7.根据权利要求1所述的具有格栅笼式隧道临时仰拱，其特征在于，所述的纤维格栅笼(22)的长度介于需架设临时仰拱的开挖区宽度的0.9倍与1.0倍之间，宽度介于需架设临时仰拱开挖区区边墙钢拱架(1)间距宽度的1.0倍与1.50倍之间。
8.一种安装权利要求1至7任一项所述的格栅笼式隧道临时仰拱的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
(1)隧道开挖后，测量出需架设临时仰拱的开挖区宽度；
(2)选取长度介于需架设临时仰拱的开挖区宽度的0.9倍与1.0倍之间、宽度介于需架设临时仰拱开挖区区边墙钢拱架(1)间距宽度的1.0倍与1.50倍之间的纤维格栅笼(22)；
(3)选取最小粒径不小于格栅笼(22)孔眼边上任意两点的距离的3倍的块状散体材料(21)；
(4)将纤维格栅笼(22)一段封闭，将纤维格栅笼(22)竖立，将块状散体材料(21)充填进纤维格栅笼中(22)，边充填边加压振捣，充填完成后，使纤维格栅笼(22)宽度膨胀至约需架设临时仰拱开挖区区边墙钢拱架(1)间距宽度的1.50倍，将纤维格栅笼(22)封口；
(5)在纤维格栅笼(22)两侧安装刚性连接板(23)，然后将格栅笼式隧道临时仰拱(2)运输至安装部位，与边墙钢拱架(1)用螺栓连接；
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Granted publication date: 20200207 Termination date: 20201018 |