CN109538215A - 一种隧道扩挖多功能台架及使用该台架的隧道扩挖方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道扩挖多功能台架及使用该台架的隧道扩挖方法，包括第一支架和水平连接于第一支架上端面一侧的第二支架，所述第一支架包括多个的第一横杆和多个连接于第一横杆端部底面的竖杆，所述第二支架包括多个用于连接第一支架的第二横杆，通过伸缩结构不但可以提高台架的稳定性，并且可以控制围岩变形，同时临时撑架跟随第五开挖部的施工逐渐向前推进，进而保证拱顶围岩的稳定性，保证施工安全，最后各开挖部滞后开挖一定距离，充分利用了岩体的承载能力，极大地减少了临时支护的施作和拆除工作，有效地控制了围岩应力和围岩扰动范围，明显加快了施工进度，降低了工程投资，进而使得该台架及该方法适用于超大断面的扩建隧道施工。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，具体是一种隧道扩挖多功能台架及使用该台架的隧道扩挖方法。
背景技术
当前，中国己成为世界上隧道数目最多、情况最复杂、发展最快的国家。在一些人口稠密的大中型城市里或者车流量巨大的高速公路上，隧道的运输能力己成为制约交通的瓶颈。面对越来越严峻的交通运输问题，既有隧道进行改扩建以满足交通运输的需求，已经成为某些地方基础建设所不得不做的必然选择，目前，国内外在隧道改扩建领域的研究较少，同时其辅助设备的研究也较为缺乏，当前隧道工程施工所采用台架功能较为单一，施工效率较低，不能够进行拼接实用，强行用于隧道扩建的安全风险较大，同时其施工方法不适用于隧道的扩挖施工。
发明内容
本发明的目的在于提供一种隧道扩挖多功能台架及使用该台架的隧道扩挖方法，利用该台架实现原位隧道的扩建施工，以解决上述背景技术中提出的问题
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种隧道扩挖多功能台架，包括第一支架和水平连接于第一支架上端面一侧的第二支架，所述第一支架包括多个的第一横杆和多个连接于第一横杆端部底面的竖杆，所述第二支架包括多个用于连接第一支架的第二横杆，以及多个连接于第二横杆中部用于和隧道拱墙支撑的斜杆，所述第一横杆和第二横杆靠近于隧道拱墙一端布置有伸缩杆，所述第一支架和第二支架上端面均布置有支撑板，且支撑板中部开设有卸渣口，所述卸渣口底端布置有卸渣槽。
作为本发明进一步的方案：相平行的第一横杆之间和相平行的竖杆之间均布置有第一加强筋，相连接的所述第一横杆和竖杆之间布置有第二加强筋，相平行的第二横杆之间和相平行的斜杆之间均布置有第三加强筋。
作为本发明进一步的方案：所述卸渣口上方布置有挡板，且挡板铰链连接与支撑板上。
作为本发明进一步的方案：所述第一支架和第二支架上端面边缘垂直布置有防护网，所述第一支架和第二支架之间均通过高强度螺栓相连接。
作为本发明进一步的方案：所述竖杆外侧壁布置有爬梯，所述竖杆底部布置有滚轮，所述竖杆中部布置有牵引钢索。
一种使用多功能台架的隧道扩挖方法，包括布置于扩建断面上且位于既有隧道上方的第一开挖部Ⅰ、第一开挖部一侧的第二开挖部Ⅱ、第二开挖部底部的第三开挖部Ⅲ、第三开挖部底部的第四开挖部Ⅳ，以及第四开挖部一侧位于既有隧道底部的第五开挖部Ⅴ；
包括如下步骤：
S1.将台架移至隧道扩建端面，并对第一开挖部和第二开挖部同时开挖，并施作相应的支护及锁脚锚杆；
S2.对第三开挖部进行开挖，并施作相应的支护；
S3.对第四开挖部进行开挖，并施作相应的支护；
S4.对第五开挖部进行开挖，并施作相应的支护；
S5.隧道内全断面铺设防水层及全断面二次衬砌。
作为本发明进一步的方案：所述第三开挖部开挖滞后第二开挖部3～5m，第四开挖部开挖滞后第三开挖部5～8m，第五开挖部开挖滞后第四开挖部5～8m。
作为本发明进一步的方案：施工前对扩建隧道断面进行超前支护，且超前支护采用超前注浆小导管进行加固，采用超前锚杆进行支护。
作为本发明进一步的方案：第五开挖部与隧道扩建拱顶之间布置有临时撑架，且临时撑架位于隧道扩建断面中心线处。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构新颖，利用该台架实现原位隧道的扩建施工，台架可实现分离与组合，并可改变其纵向相对位置，台架顶面由钢板铺设而成，四周带有防护网，对台架上的施工人员及台架下方的运输人员的保护较好，台架顶面带有活动式卸渣口，充分利用其灵活性，有效提高了出渣效率，加快施工效率，缩短工期，在以原有隧道为第一开挖部并依次向一侧及底部进行扩建时，通过伸缩结构不但可以提高台架的稳定性，并且可以控制围岩变形，同时临时撑架跟随第五开挖部的施工逐渐向前推进，进而保证拱顶围岩的稳定性，保证施工安全，最后各开挖部滞后开挖一定距离，充分利用了岩体的承载能力，极大地减少了临时支护的施作和拆除工作，有效地控制了围岩应力和围岩扰动范围，明显加快了施工进度，降低了工程投资，进而使得该台架及该方法适用于超大断面的扩建隧道施工。
附图说明
图1为一种隧道扩挖多功能台架及使用该台架的隧道扩挖方法整体示意图；
图2为一种使用多功能台架的隧道扩挖方法开挖部示意图；
图3为一种隧道扩挖多功能台架整体示意图；
图4为一种隧道扩挖多功能台架台架侧视图；
图5为一种隧道扩挖多功能台架台架俯视图；
图6为台架卸渣口及挡板示意图；
图中：1-第一支架，2-第二支架，3-第一横杆，4-竖杆，5-第二横杆，6-斜杆，7-伸缩杆，8-支撑板，9-卸渣口，10-卸渣槽，11-第一加强筋，12-第二加强筋，13-第三加强筋，14-挡板，15-防护网，16-爬梯，17-滚轮，18-高强度螺栓，Ⅰ-第一开挖部，Ⅱ-第二开挖部，Ⅲ-第三开挖部，Ⅳ-第四开挖部，Ⅴ-第五开挖部。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明实施例中，一种隧道扩挖多功能台架及使用该台架的隧道扩挖方法，将第二支架2连接在第一支架1上，其第一支架1和第二支架2之间通过高强度螺栓18相固定，且第二支架2底部斜杆6的倾斜角度通过高强度螺栓调节，先在断面上的第三开挖部处固定一条用于斜杆6支撑的钢管，以提高台架的稳定性，其台架可实现左右部分的分离与组合，并可改变其纵向相对位置，后期的拆卸较为方便；
如图3-6所示，将第一支架1和第二支架2连接完成后置于扩建隧道断面处，其竖杆4外侧壁布置有爬梯16，爬梯方便施工人员顺利登上台架顶面，竖杆4底部布置有滚轮17，竖杆4中部布置有牵引钢索，在既有隧道内布置滑轨，利用牵引钢索牵引使得滚轮17可带动台架进行移动，进而提高台架的灵活性，从而利用台架方便对第一开挖部和第二开挖部的施工，在第一开挖部和第二开挖部施工同时施做相应的支护，以保证施工的安全性；
在第二开挖部距离第三开挖部3～5m后，拆除用于斜杆6支撑的钢管，并进行第三开挖部的开挖，以及施作第三开挖部相应支护，利用第三开挖部的水平面对斜杆6进行支撑，并继续向前开挖推进，其第一横杆和第二横杆靠近于隧道拱墙一端布置有伸缩杆7，使伸缩杆的端部与岩墙相接触，通过台架两端的千斤顶7对隧道施加水平约束，提供水平支撑，避免台架左右晃动，同时可以控制隧道开挖后产生的围岩变形，保证施工安全，并且伸缩杆7为液压伸缩杆，且伸缩杆端部布置有橡胶垫，橡胶垫可以有效的提高伸缩杆与岩墙之间的摩擦力，避免滑动产生；
第四开挖部开挖滞后第三开挖部5～8m时开挖并施作相应支护，第五开挖部开挖滞后第四开挖部5～8m时开挖并施作相应支护，同时第一支架1和第二支架2上端面均布置有支撑板8，利用支撑板可以防止隧道掘进过程中岩石掉落，同时第一支架1和第二支架2上端面边缘垂直布置有防护网15，进而在提高施工人员安全性的同时提高施工便捷性，并且支撑板8中部开设有卸渣口9，卸渣口9底端布置有卸渣槽10，卸渣口9上方布置有挡板14，且挡板铰链连接与支撑板8上，在隧道开挖时挡板14关闭，利用既有隧道中的通行车道方便运转车的行驶，将运转车停放于卸渣槽10底部，在出渣作业时挡板14打开，进而大大提高了出渣效率，有效地加快了施工进度，缩短施工工期，同时保证施工的安全；
相平行的第一横杆3之间和相平行的竖杆4之间均布置有第一加强筋11，利用第一加强筋11作为两条第一横杆3之间和两条竖杆4之间的连接构件，进而提高相互平行的第一横杆和竖杆的平行角度稳定性，根据不同的场地通过第一加强筋11、第一横杆3和竖杆4装配不同长度的台架，相连接的所述第一横杆3和竖杆4之间布置有第二加强筋12，利用第二加强筋12提高第一横杆3和竖杆4之间的垂直角度稳定性，相平行的第二横杆5 之间和相平行的斜杆6之间均布置有第三加强筋13，利用第三加强筋13作为相互平行的第二横杆5和斜杆6之间的平行角度稳定性；
最后铺设防水层和隧道二次衬砌的施工，二次衬砌采用C30模筑钢筋混凝土，可选的，根据围岩情况对扩建隧道断面进行超前支护，且超前支护采用超前注浆小导管进行加固，采用超前锚杆进行支护，选择超前小导管或超前锚杆进行支护，洞身采用单排φ50×5mm 超前小导管支护，小导管单根长度4.5m，外插角5～7°；
上述初期支护采用喷、锚、网、钢支撑支护，喷射混凝土采用早强湿喷C25喷射钢纤维混凝土，厚度为26cm；钢支撑采用工18工字钢，系统锚杆采用φ22水泥砂浆锚杆，长度为4.5m，环向间隔1.0m，纵向间隔1.0m，梅花型布置，临时钢架竖撑采用φ42×4mm 小导管、Φ8钢筋网片(20*20)、I18临时型钢拱架，纵向间距同主洞洞身钢架间距，钢架纵向设连接钢筋连接，拱脚处施作φ22锁脚锚杆，以加强钢支撑的稳定；
同时第五开挖部与隧道扩建拱顶之间布置有临时撑架，且临时撑架位于隧道扩建断面中心线处，利用带有托板的支撑架对扩建隧道拱顶进行支撑，临时撑架跟随第五开挖部的施工逐渐向前推进，进而保证拱顶围岩的稳定性，提高施工的安全性。
本发明结构新颖，本发明在使用时，在以原有隧道为第一开挖部并依次向一侧及底部进行扩建时，通过伸缩结构不但可以提高台架的稳定性，并且可以控制围岩变形，同时临时撑架跟随第五开挖部的施工逐渐向前推进，进而保证拱顶围岩的稳定性，保证施工安全，最后各开挖部滞后开挖一定距离，充分利用了岩体的承载能力，极大地减少了临时支护的施作和拆除工作，有效地控制了围岩应力和围岩扰动范围，明显加快了施工进度，降低了工程投资，进而使得该台架及该方法适用于超大断面的扩建隧道施工。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种隧道扩挖多功能台架，其特征在于：包括第一支架(1)和水平连接于第一支架上端面一侧的第二支架(2)，所述第一支架(1)包括多个的第一横杆(3)和多个连接于第一横杆端部底面的竖杆(4)，所述第二支架(2)包括多个用于连接第一支架(1)的第二横杆(5)，以及多个连接于第二横杆中部用于和隧道拱墙支撑的斜杆(6)，所述第一横杆和第二横杆靠近于隧道拱墙一端布置有伸缩杆(7)，所述第一支架(1)和第二支架(2)上端面均布置有支撑板(8)，且支撑板(8)中部开设有卸渣口(9)，所述卸渣口(9)底端布置有卸渣槽(10)。
2.根据权利要求1所述的一种隧道扩挖多功能台架，其特征在于，相平行的第一横杆(3)之间和相平行的竖杆(4)之间均布置有第一加强筋(11)，相连接的所述第一横杆(3)和竖杆(4)之间布置有第二加强筋(12)，相平行的第二横杆(5)之间和相平行的斜杆(6)之间均布置有第三加强筋(13)。
3.根据权利要求1所述的一种隧道扩挖多功能台架，其特征在于，所述卸渣口(9)上方布置有挡板(14)，且挡板铰链连接与支撑板(8)上。
4.根据权利要求1所述的一种隧道扩挖多功能台架，其特征在于，所述第一支架(1)和第二支架(2)上端面边缘垂直布置有防护网(15)，所述第一支架(1)和第二支架(2)之间均通过高强度螺栓(18)相连接。
5.根据权利要求1所述的一种隧道扩挖多功能台架，其特征在于，所述竖杆(4)外侧壁布置有爬梯(16)，所述竖杆(4)底部布置有滚轮(17)，所述竖杆(4)中部布置有牵引钢索。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种使用多功能台架的隧道扩挖方法，其特征在于，包括布置于扩建断面上且位于既有隧道上方的第一开挖部Ⅰ、第一开挖部一侧的第二开挖部Ⅱ、第二开挖部底部的第三开挖部Ⅲ、第三开挖部底部的第四开挖部Ⅳ，以及第四开挖部一侧位于既有隧道底部的第五开挖部Ⅴ；
包括如下步骤：
S1.将台架移至隧道扩建断面，对第一开挖部和第二开挖部同时开挖，并施作相应的支护及锁脚锚杆；
S2.对第三开挖部进行开挖，并施作相应的支护；
S3.对第四开挖部进行开挖，并施作相应的支护；
S4.对第五开挖部进行开挖，并施作相应的支护；
S5.隧道内全断面铺设防水层及全断面二次衬砌。
7.根据权利要求6所述的一种使用多功能台架的隧道扩挖方法，其特征在于，所述第三开挖部开挖滞后第二开挖部3～5m，第四开挖部开挖滞后第三开挖部5～8m，第五开挖部开挖滞后第四开挖部5～8m。
8.根据权利要求6所述的一种使用多功能台架的隧道扩挖方法，其特征在于，施工前对扩建隧道断面进行超前支护，且超前支护采用超前注浆小导管进行加固，采用超前锚杆进行支护。
9.根据权利要求6所述的一种使用多功能台架的隧道扩挖方法，其特征在于，第五开挖部与隧道扩建拱顶之间布置有临时撑架，且临时撑架位于隧道扩建断面中心线处。
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