CN111219199A - 一种拱架让压支护结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种拱架让压支护结构及施工方法，拱架让压支护结构包括外层拱架组件以及内层拱架组件，外层拱架组件的左侧拱架之间连接有左让压节段，外层拱架组件的右侧拱架之间连接有右让压节段，内层拱架组件包括左半圈拱架部分以及右半圈拱架部分，左半圈拱架部分和右半圈拱架部分各自的上端通过顶部让压节段连接，左半圈拱架部分和右半圈拱架部分各自的下端通过底部让压节段连接，左半圈拱架部分、顶部让压节段、右半圈拱架部分和底部让压节段依次连成封闭环结构，左让压节段、右让压节段、顶部让压节段和底部让压节段分别为相同的让压结构。其旨在解决现有技术中的让压支护结构稳定性、可靠性差、施工工艺复杂的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及隧道支护结构技术领域，尤其涉及一种拱架让压支护结构及施工方法。
背景技术
随着隧道工程建设项目向着长、大、深埋方向发展，不可避免地需要穿越高地应力、活动断裂带等不良地质，当隧道结构穿越这些不良地质时，往往会遇到破碎岩层变形的问题，表现为隧道围岩变形大，变形持续时间长，初期支护混凝土挤压掉块，钢拱架扭曲，最终造成施工风险升高，后期病害处治困难等。
现有技术中已针对软岩大变形的问题开展了相关研究，大多采取的是加密、加强钢拱架，加强二次衬砌，背后注浆等措施，采用及时强支护，有效控制了围岩变形，但随着围岩的应力逐步释放，单纯的增强支护参数并不能有效的治理大变形问题，还会造成后期运营中二次衬砌病害。
随着研究的不断深入，形成了“及时支护、让压支护”的治理理念。可伸缩式钢拱架采用U型钢和可滑动接头，钢架提供一定的支护抗力，滑动接头实现环向压缩变形，这种结构形式主要用于煤矿巷道支护，作为单独体系进行支护，而隧道工程初期支护采用工字型钢拱架+喷射混凝土，并且混凝土结构的变形是有限度的，可缩式钢拱架继续变形，会压溃混凝土剥落掉块，进而导致初期支护失效。
发明内容
(一)要解决的技术问题
基于此，本发明提出了一种拱架让压支护结构及施工方法，该拱架让压支护结构及施工方法旨在解决现有技术中的让压支护结构稳定性、可靠性差、施工工艺复杂的技术问题。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提出了一种拱架让压支护结构，其中，所述拱架让压支护结构包括外层拱架组件以及设置在所述外层拱架组件的内侧的内层拱架组件，所述外层拱架组件的左侧拱架之间连接有左让压节段，所述外层拱架组件的右侧拱架之间连接有右让压节段，所述内层拱架组件包括左半圈拱架部分以及右半圈拱架部分，所述左半圈拱架部分和右半圈拱架部分各自的上端通过顶部让压节段连接，所述左半圈拱架部分和右半圈拱架部分各自的下端通过底部让压节段连接，所述左半圈拱架部分、顶部让压节段、右半圈拱架部分和底部让压节段依次连成封闭环结构，所述左让压节段、右让压节段、顶部让压节段和底部让压节段分别为相同的让压结构，所述让压结构包括第一钢板、第二钢板和连接在所述第一钢板和第二钢板之间的槽钢组，所述槽钢组包括第一槽钢和第二槽钢，所述第一槽钢和第二槽钢各自的槽部彼此面对，所述第一槽钢的两端分别连接至第一钢板、第二钢板，所述第二槽钢的两端分别连接至第一钢板、第二钢板，所述左让压节段和右让压节段各自的第一钢板、槽钢组和第二钢板、沿竖直方向依次布置，所述顶部让压节段和底部让压节段各自的第一钢板、槽钢组和第二钢板沿水平方向依次布置。
优选地，所述第一槽钢的两端分别焊接至第一钢板和第二钢板，所述第二槽钢的两端分别焊接至第一钢板和第二钢板，所述第一钢板和第二钢板各自与对应的拱架部分连接。
优选地，所述外层拱架组件包括顶部拱架、从上至下连接在所述顶部拱架左侧的第一左边墙外拱架、所述左让压节段和第二左边墙外拱架以及从上至下连接在所述顶部拱架右侧的第一右边墙外拱架、所述右让压节段和第二右边墙外拱架，所述左让压节段与右让压节段处于同一水平面，所述内层拱架组件包括设置在所述顶部拱架内侧的所述顶部让压节段、从上至下连接在所述顶部让压节段左侧的左拱顶内拱架、左边墙内拱架和左仰拱内拱架以及从上至下连接在所述顶部让压节段右侧的右拱顶内拱架、右边墙内拱架和右仰拱内拱架，所述底部让压节段连接在所述左仰拱内拱架和右仰拱内拱架之间，所述顶部让压节段和底部让压节段处于同一竖直平面。
此外，本发明提供一种上述的拱架让压支护结构的施工方法，其中，所述方法包括步骤：
a、开挖土方，隧道初次衬砌的施工；
b、开挖上台阶，架设顶部拱架，并进行顶部拱架的拱部第一次喷砼；
c、开挖中台阶，架设第一左边墙外拱架和第二左边墙外拱架以及第一右边墙外拱架和第二右边墙外拱架，安装左让压节段与右让压节段，并进行边墙第一次喷砼；
d、循环进尺，架设上台阶和中台阶拱墙部对应的左拱顶内拱架、左边墙内拱架以及右拱顶内拱架、右边墙内拱架，安装顶部让压节段，并进行拱墙第二次喷砼；
e、开挖下台阶，架设作为仰拱部位的左仰拱内拱架和右仰拱内拱架，安装底部让压节段，封闭成环，并进行仰拱部位喷砼；
f、完成二次衬砌的浇筑。
优选地，每一次喷砼喷射范围在外层拱架组件和内层拱架组件的范围内，且在让压结构沿水平方向上不喷砼。
(三)有益效果
本发明与现有技术对比，本发明的有益效果包括：
由于本发明提供的拱架让压支护结构中包括外层拱架组件以及设置在所述外层拱架组件的内侧的内层拱架组件所述左让压节段和右让压节段各自的第一钢板、槽钢组和第二钢板沿竖直方向依次布置，所述顶部让压节段和底部让压节段各自的第一钢板、槽钢组和第二钢板沿水平方向依次布置，所以方便让压节段独立加工，还可以通过第一钢板、槽钢组和第二钢板在隧道内进行快速组装，第一槽钢和第二槽钢在围岩压力作用下产生变形，达到让压效果实现隧道围岩在开挖后能及时提供支撑，实现围岩在有一定支护的情况下压缩变形，释放围岩的压力，最终达到围岩稳定的结果，让压节段竖直布置实现隧道拱架竖向位移的变形，让压节段水平布置实现隧道拱架水平位移的变形，两层钢拱架同时作用，既保证了初支衬砌的支撑刚度，同时能实现围岩的径向变形，释放围岩应力，保证隧道衬砌结构安全。
本发明的其他有益效果将在下文的具体实施方式中说明。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1为本发明实施方式的拱架让压支护结构体系的示意图；
图2为本发明实施方式的让压结构的示意图。
附图标记说明：
1、左让压节段，2、顶部让压节段，3、右让压节段，4、底部让压节段，5、顶部拱架，6、第一右边墙外拱架，7、第一左边墙外拱架，8、第二右边墙外拱架，9、第二左边墙外拱架，10、左拱顶内拱架，11、右拱顶内拱架，12、左边墙内拱架，13、右边墙内拱架，14、左仰拱内拱架，15、右仰拱内拱架，16、上台阶，17、中台阶，18、下台阶，100、让压结构，101、第一钢板，102、第二钢板，103、第一槽钢，104、第二槽钢，105、螺栓。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
参见图1至图2，本本发明公开了一种拱架让压支护结构，其中，拱架让压支护结构包括外层拱架组件以及设置在外层拱架组件的内侧的内层拱架组件，外层拱架组件的左侧拱架之间连接有左让压节段1，外层拱架组件的右侧拱架之间连接有右让压节段3，内层拱架组件包括左半圈拱架部分以及右半圈拱架部分，左半圈拱架部分和右半圈拱架部分各自的上端通过顶部让压节段2连接，左半圈拱架部分和右半圈拱架部分各自的下端通过底部让压节段4连接，左半圈拱架部分、顶部让压节段2、右半圈拱架部分和底部让压节段4依次连成封闭环结构，左让压节段1、右让压节段3、顶部让压节段2和底部让压节段4分别为相同的让压结构100，让压结构100包括第一钢板101、第二钢板102和连接在第一钢板101和第二钢板102之间的槽钢组，槽钢组包括第一槽钢103和第二槽钢104，第一槽钢103和第二槽钢104各自的槽部彼此面对，第一槽钢103的两端分别连接至第一钢板101、第二钢板102，第二槽钢104的两端分别连接至第一钢板101、第二钢板102，左让压节段1和右让压节段3各自的第一钢板101、槽钢组和第二钢板102沿竖直方向依次布置(图2中所示让压结构100中，第一钢板101、槽钢组和第二钢板102即沿竖直方向依次布置)，顶部让压节段2和底部让压节段4各自的第一钢板101、槽钢组和第二钢板102沿水平方向依次布置。该拱架让压支护结构尤其适合作为软岩大变形隧道双层钢拱架让压支护结构，但本发明不限于此，其他各种领域或场合，只要使用了该拱架让压支护结构，都将落入本发明的保护范围。
根据本发明的具体实施方式，第一槽钢103的两端分别焊接至第一钢板101和第二钢板102，第二槽钢104的两端分别焊接至第一钢板101和第二钢板102，第一钢板101和第二钢板102各自与对应的拱架部分连接，例如，第一钢板101可以通过螺栓105连接至拱架部分的钢板上，第二钢板102也可以通过螺栓105连接至拱架部分的钢板上。
根据本发明的具体实施方式，外层拱架组件包括顶部拱架5、从上至下连接在顶部拱架5左侧的第一左边墙外拱架7、左让压节段1和第二左边墙外拱架9以及从上至下连接在顶部拱架5右侧的第一右边墙外拱架6、右让压节段3和第二右边墙外拱架8，左让压节段1与右让压节段3处于同一水平面，内层拱架组件包括设置在顶部拱架5内侧的顶部让压节段2、从上至下连接在顶部让压节段2左侧的左拱顶内拱架10、左边墙内拱架12和左仰拱内拱架14以及从上至下连接在顶部让压节段2右侧的右拱顶内拱架11、右边墙内拱架13和右仰拱内拱架15，底部让压节段4连接在左仰拱内拱架14和右仰拱内拱架15之间，顶部让压节段2和底部让压节段4处于同一竖直平面。
此外，仍参见图1，本发明还提供一种根据上述的拱架让压支护结构的施工方法，方法包括步骤：
a、开挖土方，进行隧道初次衬砌的施工；
b、开挖上台阶16，架设顶部拱架5，并进行顶部拱架5的拱部第一次喷砼；
c、开挖中台阶17，架设第一左边墙外拱架7和第二左边墙外拱架9以及第一右边墙外拱架6和第二右边墙外拱架8，安装左让压节段1与右让压节段3，并进行边墙第一次喷砼；
d、循环进尺，架设上台阶16和中台阶17拱墙部对应的左拱顶内拱架10、左边墙内拱架12以及右拱顶内拱架11、右边墙内拱架13，安装顶部让压节段2，并进行拱墙第二次喷砼；
e、开挖下台阶18，架设作为仰拱部位的左仰拱内拱架14和右仰拱内拱架15，安装底部让压节段4，封闭成环，并进行仰拱部位喷砼；
f、完成二次衬砌的浇筑。
优选地，每一次喷砼(喷射混凝土)喷射范围在外层拱架组件和内层拱架组件的范围内，且在让压结构100沿水平方向上不喷砼，确保让压节段有足够的变形空间，达到让压效果。
需要说明的是，文中出现的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词仅用于配合附图进行示意说明，而不用于限制本发明。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (5)
1.一种拱架让压支护结构，其特征在于，所述拱架让压支护结构包括外层拱架组件以及设置在所述外层拱架组件的内侧的内层拱架组件，所述外层拱架组件的左侧拱架之间连接有左让压节段，所述外层拱架组件的右侧拱架之间连接有右让压节段，所述内层拱架组件包括左半圈拱架部分以及右半圈拱架部分，所述左半圈拱架部分和右半圈拱架部分各自的上端通过顶部让压节段连接，所述左半圈拱架部分和右半圈拱架部分各自的下端通过底部让压节段连接，所述左半圈拱架部分、顶部让压节段、右半圈拱架部分和底部让压节段依次连成封闭环结构，所述左让压节段、右让压节段、顶部让压节段和底部让压节段分别为相同的让压结构，所述让压结构包括第一钢板、第二钢板和连接在所述第一钢板和第二钢板之间的槽钢组，所述槽钢组包括第一槽钢和第二槽钢，所述第一槽钢和第二槽钢各自的槽部彼此面对，所述第一槽钢的两端分别连接至第一钢板、第二钢板，所述第二槽钢的两端分别连接至第一钢板、第二钢板，所述左让压节段和右让压节段各自的第一钢板、槽钢组和第二钢板沿竖直方向依次布置，所述顶部让压节段和底部让压节段各自的第一钢板、槽钢组和第二钢板沿水平方向依次布置。
2.根据权利要求1所述的拱架让压支护结构，其特征在于，所述第一槽钢的两端分别焊接至第一钢板和第二钢板，所述第二槽钢的两端分别焊接至第一钢板和第二钢板，所述第一钢板和第二钢板各自与对应的拱架部分连接。
3.根据权利要求1或2所述的拱架让压支护结构，其特征在于，所述外层拱架组件包括顶部拱架、从上至下连接在所述顶部拱架左侧的第一左边墙外拱架、所述左让压节段和第二左边墙外拱架以及从上至下连接在所述顶部拱架右侧的第一右边墙外拱架、所述右让压节段和第二右边墙外拱架，所述左让压节段与右让压节段处于同一水平面，所述内层拱架组件包括设置在所述顶部拱架内侧的所述顶部让压节段、从上至下连接在所述顶部让压节段左侧的左拱顶内拱架、左边墙内拱架和左仰拱内拱架以及从上至下连接在所述顶部让压节段右侧的右拱顶内拱架、右边墙内拱架和右仰拱内拱架，所述底部让压节段连接在所述左仰拱内拱架和右仰拱内拱架之间，所述顶部让压节段和底部让压节段处于同一竖直平面。
4.一种根据权利要求3所述的拱架让压支护结构的施工方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
a、开挖土方，隧道初次衬砌的施工；
b、开挖上台阶，架设顶部拱架，并进行顶部拱架的拱部第一次喷砼；
c、开挖中台阶，架设第一左边墙外拱架和第二左边墙外拱架以及第一右边墙外拱架和第二右边墙外拱架，安装左让压节段与右让压节段，并进行边墙第一次喷砼；
d、循环进尺，架设上台阶和中台阶拱墙部对应的左拱顶内拱架、左边墙内拱架以及右拱顶内拱架、右边墙内拱架，安装顶部让压节段，并进行拱墙第二次喷砼；
e、开挖下台阶，架设作为仰拱部位的左仰拱内拱架和右仰拱内拱架，安装底部让压节段，封闭成环，并进行仰拱部位喷砼；
f、完成二次衬砌的浇筑。
5.根据权利要求4所述的拱架让压支护结构的施工方法，其特征在于，每一次喷砼喷射范围在外层拱架组件和内层拱架组件的范围内，且在让压结构沿水平方向上不喷砼。
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