CN111648794B - 用于寒区隧道洞口段的支护架构及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于寒区隧道洞口段的支护架构及安装方法，属于寒区隧道口热交换技术领域，用于寒区隧道洞口段的支护架构包括仰拱支撑钢架、格栅钢架以及热棒。其中，仰拱支撑钢架沿着隧道的长度方向设置于隧道底部。格栅钢架设有多组，多组格栅钢架沿着仰拱支撑钢架的长度方向平行且间隔设置于隧道的洞口处。热棒设有多个，每个热棒设置于相对应的格栅钢架中，用于吸收周边围岩的热量，并将热量传递至隧道外部的大气中。本发明用于寒区隧道洞口段的支护架构通过设置的格栅钢架及热棒的组合，能够解决隧道口处围岩冻融的问题，其结构简单，实用性强。

Description

用于寒区隧道洞口段的支护架构及安装方法

技术领域

本发明属于寒区隧道口热交换技术领域，更具体地说，是涉及一种用于寒区隧道洞口段的支护架构及安装方法。

背景技术

近年来，随着我国的经济实力及科技实力的大幅跃升，交通基础设施也在复杂的地质环境中及复杂的气候环境中修建，例如：隧道。

现有技术中，对于大多数高海拔且严寒地区的长大隧道工程，尤其是隧道的进出口段，其围岩缝隙中的水及其附近易转移的水，在温度降低并低于0℃时集聚并冻结成冰，因冻结而形成的冻胀力导致围岩体积增大；而当温度升高后，围岩缝隙中的冰融化成水，此时围岩体积减少；该种现象的循环往复，形成围岩的冻融循环问题。特别是在隧道进出口段，因大温差诱发的冻胀融沉问题最为明显，最终会导致入口段隧道衬砌出现剥落、腐蚀、漏水及挂冰等情况，严重影响运营安全。对于隧道的修建，所采用的支护形式多为喷射混凝土方式或者钢拱架、U型支架等配合锚网的结构，喷射的混凝土只能缓解隧道围岩应力集中的现象，而支架配合锚网的结构只能解决隧道围岩变形的现象；无论是何种支护形式均无法解决改变寒区隧道入口段围岩冻融的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于寒区隧道洞口段的支护架构及安装方法，旨在解决现有的寒区隧道洞口段的支护形式无法解决围岩冻融的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种用于寒区隧道洞口段的支护架构，包括：

仰拱支撑钢架，沿着隧道的长度方向设置于隧道底部，用于承受地层的永久载荷以及来自上方路面的临时载荷；

格栅钢架，设有多组，多组所述格栅钢架沿着所述仰拱支撑钢架的长度方向平行且间隔设置于隧道的洞口处，每组所述格栅钢架分别与所述仰拱支撑钢架相连，，用于支撑隧道内壁四周的围岩；以及

热棒，设有多个，多个热棒分别与所述格栅钢架一一对应，每个所述热棒的蒸发段设置于相对应的所述格栅钢架中，每个所述热棒的冷凝段穿过在隧道口边坡预先钻设的过孔并延伸至隧道外，用于吸收隧道周边围岩的热量，并将热量传递至隧道外部的大气中。

作为本申请另一实施例，每组所述格栅钢架包括：

子钢架，与所述仰拱支撑钢架相连，设有多段，多段所述子钢架沿着隧道的内壁面依次相连，用于形成一个与隧道内壁相适配的环形立体结构，以支撑隧道四周的围岩；以及

连接组件，设有多个，多个所述连接组件分别设置于相邻的两个所述子钢架之间，用于将相邻的所述子钢架一体连接。

作为本申请另一实施例，每段所述子钢架包括：

主筋，至少设有四条，四条所述主筋两两相对设置，且围合形成横截面为矩形结构的框架；

箍筋，设有多个，多个所述箍筋沿着所述主筋的延伸方向间隔设置，每个所述箍筋分别与四根所述主筋相连，用于对所述主筋进行约束，并与所述主筋共同形成一个立体结构；以及

腰筋，连接于两个相邻的所述主筋，且位于两个相邻的所述箍筋之间，沿着所述主筋的延伸方向斜向设置，用于与相邻的所述箍筋及所述主筋围合形成三角形结构。

作为本申请另一实施例，所述连接组件包括：

连接焊板，至少设有两个，两个所述连接焊板相对设置，每个所述连接焊板设置于两个相邻的所述子钢架的外侧面，且分别与两个所述子钢架中的所述主筋相抵接；以及

螺栓，用于将所述连接焊板与所述主筋相连；

其中，相邻的两个所述子钢架的所述主筋相对接，所述连接焊板及所述主筋上均设有用于供所述螺栓螺纹连接的螺纹孔。

作为本申请另一实施例，所述用于寒区隧道洞口段的支护架构还包括用于保护所述热棒的保护套管，所述保护套管设有多个，多个所述保护套管分别与多个所述热棒一一对应，每个所述保护套管套设于相对应的所述热棒的外周面；

其中，所述保护套管的外表面覆设有防腐吸热材料，用于快速吸收隧道四周围岩的热量，并将热量传递给所述热棒。

作为本申请另一实施例，所述用于寒区隧道洞口段的支护架构还包括用于固定所述格栅钢架位置的锚杆，所述锚杆设有多个，多个所述锚杆均设于多组所述格栅钢架上；每个所述锚杆均与所述格栅钢架固定相连，且每个锚杆的一端与所述热棒相连，另一端沿着隧道内壁的法线向穿入所述格栅钢架周边的围岩中，所述锚杆还用于吸收所述格栅钢架周边且位于冻融范围内的围岩的热量，并将热量传递给所述热棒；

所述锚杆的外表面覆设有用于便于吸热的吸热层。

作为本申请另一实施例，所述用于寒区隧道洞口段的支护架构还包括用于连接各组所述格栅钢架的连梁，所述连梁设有多个，多个所述连梁均沿着隧道的长度方向设置，且多个所述连梁环着隧道的内壁面间隔设置，用于与多组所述格栅钢架共同形成立体支护体系。

作为本申请另一实施例，所述用于寒区隧道洞口段的支护架构还包括用于对所述热棒进行固定的防震环，所述防震环设有多个，多个所述防震环沿着所述热棒的长度方向间隔套设于所述热棒上，所述防震环还用于将围岩内的高温传递至所述热棒内，以对围岩进行降温。

作为本申请另一实施例，所述过孔设有多个，多个所述过孔均位于所述隧道的上方，且每个所述过孔的轴线与水平面呈20°-45°夹角，用于保证所述热棒冷凝段内的冷凝后的液态介质回流；

其中，每个所述格栅钢架的顶端均设有用于所述热棒导出的敞口结构，所述敞口结构与所述过孔的相导通。

进一步地，本发明还提供了一种用于寒区隧道洞口段的支护架构的安装方法，包括如下步骤：

安装所述仰拱支撑钢架；

组装所述格栅钢架，并在所述隧道口边坡上钻设用于所述热棒穿过的所述过孔；

安装所述热棒，将所述热棒的蒸发段固定于所述格栅钢架中，并将所述热棒的冷凝段通过所述过孔延伸至隧道外；

安装所述格栅钢架，将安装好的各组所述格栅钢架沿着所述仰拱支撑钢架的长度方向平行且间隔设置于隧道洞口处，并且将每组所述格栅钢架分别与所述仰拱支撑钢架连接，通过沿着所述仰拱支撑钢架长度方向设置的连梁将各组格栅钢架一体连接。

本发明提供的用于寒区隧道洞口段的支护架构的有益效果在于：与现有技术相比，本发明用于寒区隧道洞口段的支护架构主体结构包括仰拱支撑钢架、格栅钢架以及热棒，其结构较为简单，实用性强。仰拱支撑钢架设置于隧道底部，能够承受来自地层的永久载荷，同时还能够承受来自上路面处的临时载荷，能够保证隧道底部的结构强度。格栅钢架设有多组，多组格栅钢架平行且间隔设置，能够对隧道的内壁进行稳定的支撑，同时还能够便于热棒的安置。热棒设有多个，且与多组格栅钢架一一对应设置，热棒能够吸收隧道周边围岩的热量，且能够将热量导出至隧道外部。通过热棒及格栅钢架的组合，不仅能够解决隧道内围岩的支护问题，同时还能够解决隧道围岩开挖或维护过程中温度过高的问题。而且还能够解决因受外界环境或列车行驶等因素所产生的温度变化对隧道入口处的围岩影响的问题，能够有效的解决因隧道入口处的围岩因冻融现象所导致的衬砌开裂、隆起、挂冰及溜冰等现象，能够实现隧道口处的围岩永冻目的。本发明用于寒区隧道洞口段的支护架构通过设置的格栅钢架及热棒的组合，能够解决隧道口处围岩冻融的问题，其结构简单，实用性强。

本发明提供的用于寒区隧道洞口段的支护架构的安装方法有益效果在于：与现有技术相比，本发明用于寒区隧道洞口段的支护架构的安装方法包括安装仰拱支撑钢架、组装格栅钢架、安装热棒以及安装格栅钢架步骤，施工步骤简单。首先，在挖开的隧道底部铺设并安装仰拱支撑钢架，仰拱支撑钢架能够承受来自地层的永久载荷，同时还能够承受来自上方路面处的临时载荷，而且能够做为隧道内的基座，便于其它施工步骤的实施。对格栅钢架进行组装，能够便于每组格栅钢架的安置。在格栅钢架组装的过程中，对隧道口边坡上钻设便于放置热棒冷凝段的过孔。将热棒固定至格栅钢架中，并且使热棒的冷凝段沿着过孔伸出至隧道外部。将固定好热棒的格栅钢架沿着隧道的长度方向平行且间隔的设置在隧道口处，并且将每组格栅钢架与仰拱支撑钢架相连接。通过连梁将多组格栅钢架一体连接，以共同形成一个与隧道的内壁面相适配的立体支护体系。本发明用于寒区隧道洞口段的支护架构的安装方法能够对隧道口处的围岩进行支护，同时还能够解决隧道口处围岩冻融的问题，能够有效的解决因隧道入口处的围岩因冻融现象所导致的衬砌开裂、隆起、挂冰及溜冰等现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的用于寒区隧道洞口段的支护架构的结构示意图一；（主视图）

图2为本发明实施例提供的用于寒区隧道洞口段的支护架构的结构示意图二；（侧视图）

图3为本发明实施例提供的用于寒区隧道洞口段的支护架构相邻子钢架连接示意图；

图4为本发明实施例提供的用于寒区隧道洞口段的支护架构的格栅钢架截面视图；

图5为本发明实施例提供的用于寒区隧道洞口段的支护架构的锚杆穿设于围岩中的结构示意图；

图中：10、仰拱支撑钢架；20、格栅钢架；21、子钢架；211、主筋；212、箍筋；213、腰筋；22、连接组件；221、连接胶垫；222、连接焊板；223、螺栓；30、连梁；40、热棒；50、保护套管；60、锚杆；61、主杆；62、支杆；70、防震环；80、围岩；90、隧道。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的用于寒区隧道洞口段的支护架构进行说明。所述用于寒区隧道洞口段的支护架构，包括仰拱支撑钢架10、格栅钢架20以及热棒40。其中，仰拱支撑钢架10沿着隧道90的长度方向设置于隧道90底部，用于承受地层的永久载荷，还用于承受来自上方的临时载荷。格栅钢架20设有多组，多组格栅钢架20沿着仰拱支撑钢架10的长度方向平行且间隔设置于隧道90的洞口处，每组格栅钢架20分别与仰拱支撑钢架10相连，用于支撑隧道90内壁四周的围岩80。热棒40设有多个，多个热棒40分别与格栅钢架20一一对应，每个热棒40的蒸发段设置于相对应的格栅钢架20中，热棒40的冷凝段穿过在隧道90口边坡预先钻设的过孔并延伸至隧道90外，用于吸收隧道周边围岩的热量，并将热量传递至隧道90外部的大气中。

本发明提供的用于寒区隧道洞口段的支护架构，与现有技术相比，本发明用于寒区隧道洞口段的支护架构主体结构包括仰拱支撑钢架10、格栅钢架20、连梁30、热棒40以及保护套管50，其结构较为简单，实用性强。仰拱支撑钢架10设置于隧道90底部，能够承受来自地层的永久载荷，同时还能够承受来自上路面处的临时载荷，能够保证隧道90底部的结构强度。格栅钢架20设有多组，多组格栅钢架20平行且间隔设置，能够对隧道90的内壁进行稳定的支撑，同时还能够便于热棒40的安置。热棒40设有多个，且与多组格栅钢架20一一对应设置，热棒40能够吸收隧道90周边围岩80的热量，且能够将热量导出至隧道90外部。通过热棒40及格栅钢架20的组合，不仅能够解决隧道90内围岩80的支护问题，同时还能够解决隧道90围岩80开挖或维护过程中温度过高的问题。而且还能够解决因受外界环境或列车行驶等因素所产生的温度变化对隧道90入口处的围岩80影响的问题，能够有效的解决因隧道90入口处的围岩80因冻融现象所导致的衬砌开裂、隆起、挂冰及溜冰等现象，能够实现隧道90口处的围岩80永冻的目的。本发明用于寒区隧道洞口段的支护架构通过设置的格栅钢架20及热棒40的组合，能够解决隧道90口处围岩80冻融的问题，其结构简单，实用性强。

需要进行说明的是，热棒40为现有技术，是一种高效热导装置。热棒40的结构大致为一个密闭空心长棒,内装有一些沸点较低的液态介质，例如液氨。热棒40具有蒸发段和冷凝段，蒸发段埋设于地表下方，冷凝段露设于地表上方。蒸发段内的液态介质会吸收热棒40周边土壤的热量，然后蒸发，气态的介质沿着密闭空心传递至冷凝段，冷凝并将热量发出至大气中，冷凝为液态的介质继续流入蒸发段，如此往复。因为热棒能够不停的将热量带出，所以能够保持围岩的温度恒定，处于永冻的状态。热棒40位于隧道90外部的冷凝段的端部设有散热片，能够更好将热量散发至大气中。

作为本发明提供的用于寒区隧道洞口段的支护架构及安装方法的一种具体实施方式，请参阅图2至图4，每组格栅钢架20包括子钢架21以及连接组件22。其中，子钢架21设有多段，多段子钢架21呈环形设置且依次相连，且与隧道的内壁面相适配。连接组件22设有多个，多个连接组件22分别设置于相邻的两个子钢架21之间，用于将相邻的子钢架21一体连接。即多段子钢架21通过连接组件22依次相连，因为每组格栅钢架20需要与隧道90的内壁面所在的围岩80相抵接，所以子钢架21所形成的环形结构与隧道90的内壁面相适配。多组子钢架21通过连接组件22相连接，能够保证每组格栅钢架20的结构强度。另外，每组格栅钢架20呈环形结构，因为隧道90底部的仰拱支撑钢架10为向地下弯曲的曲面型结构，主要用于承受地层传递而来的永久载荷以及路面上的临时载荷，所以位于隧道90底部的围岩80结构也存在冻融现象。

需要说明的是，热棒40也随着格栅钢架20呈环形结构设置，能够保证热棒40也沿着隧道90的四周面环形设置，进而能够保证对隧道90四周的围岩80进行热交换，保证隧道90的四周均处于永冻状态，能够避免因冻融现象而导致的衬砌开裂、隆起、挂冰及溜冰等现象。

作为本发明提供的用于寒区隧道洞口段的支护架构及安装方法的一种具体实施方式，请参阅图2至图4，每段子钢架21包括主筋211、箍筋212以及腰筋213。其中，主筋211至少设有四条，四条主筋211两两相对设置，且围合形成横截面为矩形结构的框架。箍筋212设有多个，多个箍筋212沿着主筋211的长度走向间隔设置，每个箍筋212分别与四根主筋211相连接，箍筋212能够对主筋211进行约束，并且能够与主筋211一同形成一个立体的支护体系。腰筋213设置于两个相邻的主筋211之间，且位于两个相邻的腰筋213之间，沿着主筋211的长度方向斜向设置，即腰筋213呈八字型结构，或者为折线型结构，每一条腰筋213与相邻的箍筋212及主筋211围合形成三角形结构。通过三角形具有稳定性的特点，能够增强每组格栅钢架20的支撑结构强度。每段子钢架21相对接时，两个相邻的子钢架21相对接，四根主筋211相对接，并且通过连接组件22相连接。

作为本发明提供的用于寒区隧道洞口段的支护架构及安装方法的一种具体实施方式，请参阅图2至图4，对于每组连接组件22，包括连接焊板222以及螺栓223。其中，连接焊板222设置于两个相邻的子钢架21的外侧面，连接焊板222的两端分别与两个子钢架21中的主筋211相抵接，并且通过螺栓223与主筋211相连。连接焊板222及主筋211上均设有用于螺栓223穿过的螺纹孔，假设主筋211的直径或者横截面尺寸较小，可以焊接一个连接板，以便于对螺纹孔的钻设。每两个相邻的子钢架21的相接处至少设有两个连接组件22，两个连接组件22在矩形框架中相对设置。

需要说明的是，连接组件22还包括连接胶垫221、连接胶垫221设置于两个相邻的子钢架21之间，即两个相邻的主筋211对接处，连接胶垫221能够在一定程度上抵消掉两个相邻的主筋211间的振动或者微小位移，以保证每组格栅钢架20的结构稳定性。

作为本发明实施例所提供的用于寒区隧道洞口段的支护架构及安装方法的一种具体实施方式，请参阅图4，用于寒区隧道洞口段的支护架构还包括用于保护热棒的保护套管，保护套管设有多个，多个保护套管分别与多个热棒一一对应，每个保护套管套设于相对应的热棒的外周面。其中，保护套管的外表面覆设有防腐吸热材料，除了能够对热棒进行保护外，还能够快速吸收隧道四周围岩的热量，并将热量传递给热棒，结构简单，实用性强。

作为本发明实施例所提供的用于寒区隧道洞口段的支护架构及安装方法的一种具体实施方式，请参阅图1至图2，用于寒区隧道洞口段的支护架构还包括用于传导围岩80热量的锚杆60，设有多个，多个锚杆60均设于每组格栅钢架20上，每个锚杆60的一端与热棒40相连，另一端沿着隧道90内壁的法向穿入格栅钢架20周边的围岩80中，用于将格栅钢架20周边且位于冻融范围内的围岩80的热量传递给热棒40。锚杆60能够在一定程度上对格栅钢架20进行固定，同时还能够加快隧道90内壁四周的围岩80的热量的传导，使热量更加迅速的传导至热棒40中，能够进一步在一定程度上杜绝因冻融现象对隧道90四周围岩80的影响。

为了保证锚杆60的热量快速吸收，锚杆60的外表面覆设有吸热层。

请参阅图5，每个锚杆60包括主杆61以及与主杆61平行设置的多个支杆62，多个支杆62呈环形围设于主杆61的外周面，每个支杆62的靠近格栅钢架20的一端与锚杆60固定连接，另一端向远离所述格栅钢架20的方向延伸，用于呈发散状插入围岩中。支杆62为弹性材质，延伸的一端能够相对于主杆61进行一定的弯曲。因此在锚杆60的安设过程中，首先在隧道的内壁面上打设用于主杆61穿设的固定孔，固定孔的轴线垂直于隧道的内壁面；继而在固定孔的敞口处环着固定孔的轴向斜向打设多个用于支杆62穿设的辅助孔。向固定孔中穿设主杆61时、支杆62会沿着辅助孔穿设于辅助孔中。此时，主杆61与支杆62所构成的锚杆60为发散状内嵌于围岩中。该种结构，在保证锚杆60对格栅钢架20进行稳定固定的同时，还能够加大锚杆60的吸热面积，同时还能够扩大锚杆60的吸热范围，以使隧道内壁周边一定范围内的围岩进行永冻。

需要说明的是，锚杆60可为阶梯轴状，支杆62的一端与锚杆60的阶梯面固定相连。锚杆60及支杆62的内部均为导热材料。主杆61及支杆62均为圆柱形结构。

作为本发明实施例所提供的用于寒区隧道洞口段的支护架构及安装方法的一种具体实施方式，请参阅图1至图2，用于寒区隧道洞口段的支护架构还包括用于连接各组格栅钢架20的连梁30，连梁30设有多个，多个连梁30均沿着隧道的长度方向设置，且多个连梁30环着隧道的内壁面间隔设置，能够与多组格栅钢架20共同形成立体支护体系，以保证对隧道的内壁面的围岩进行稳定的支撑。

作为本发明实施例所提供的用于寒区隧道洞口段的支护架构及安装方法的一种具体实施方式，请参阅图1至图2，用于寒区隧道洞口段的支护架构还包括用于用于对热棒40进行固定的防震环70，防震环70设有多个，多个防震环70沿着热棒40的长度方向间隔套设于热棒40上，防震环70还用于将围岩80内的高温传递至热棒40内，以对围岩80进行降温。防震环70能够对热棒40进行一定的保护，能够对热棒40的振动进行缓冲。另外，防震环70还具有吸热功能，能够保证快速的将周边围岩80中的热量传递给热棒40，便于解决隧道90四周围岩80冻融的现象。

作为本发明实施例所提供的用于寒区隧道洞口段的支护架构及安装方法的一种具体实施方式，请参阅图1至图2，热棒40通过过孔的延伸部的轴线向与水平面呈20°-45°夹角，能够保证热棒40冷凝段内的冷凝后的液态介质回流。因为热棒40内部为沸点较低的液态介质，例如液氨。在热棒40的吸热段，即隧道90内壁四周处的热棒40吸收热量后，液态介质受热蒸发，沿着热棒40的延伸段流入散热段，即蒸发到隧道90外部的热棒40的空腔结构中；继而将热量释放，气态介质变为液态，继续通过热棒40的空腔结构流回隧道90内壁四周设置的热棒40中，如此反复，以保证隧道90内壁四周的围岩80持续保持永冻状态。而热棒40的延伸段的斜向设置能够保证液态介质的稳定回流，便于热棒40的正常工作。热棒40通过过孔的延伸部的轴线向与水平面呈20°-45°夹角，主要能够便于对于热棒40的放置，因为隧道90口出会有回填的施工，该种角度能够在一定程度上减轻工作量。

热棒40的延伸部设置于隧道90的上方，每组格栅钢架20的顶部设有用于热棒40导出的敞口结构。该种结构进一步的便于液态介质的回流，以保证隧道90内壁四周的围岩80持续保持永冻状态。

本发明还提供一种用于寒区隧道洞口段的支护架构的安装方法。请一并参阅图1至图2，用于寒区隧道洞口段的支护架构的安装方法包括以下步骤：

安装仰拱支撑钢架10；

组装格栅钢架20，并在隧道90口边坡上钻设用于热棒40穿过的过孔；

组装并安装热棒40，将热棒40的蒸发段固定于格栅钢架20中，并将热棒40的冷凝段通过过孔延伸至隧道90外；

安装格栅钢架20，将安装好的各组格栅钢架20沿着仰拱支撑钢架10的长度方向平行且间隔设置于隧道90洞口处，并且将每组格栅钢架20分别与仰拱支撑钢架10连接，通过沿着仰拱支撑钢架10长度方向设置的连梁30将各组格栅钢架20一体连接。

本发明提供的用于寒区隧道洞口段的支护架构的安装方法有益效果在于：与现有技术相比，本发明用于寒区隧道洞口段的支护架构的安装方法包括安装仰拱支撑钢架10、组装格栅钢架20、组装并安装热棒40以及安装格栅钢架20步骤，施工步骤简单。首先，在挖开的隧道90底部铺设并安装仰拱支撑钢架10，仰拱支撑钢架10能够承受来自地层的永久载荷，同时还能够承受来自上方路面处的临时载荷，而且能够做为隧道90内的基座，便于其它施工步骤的实施。对格栅钢架20进行组装，能够便于每组格栅钢架20的安置。在格栅钢架20组装的过程中，对隧道90口边坡上钻设便于放置热棒40延伸段的过孔。将热棒40固定至格栅钢架20中，并且使热棒40的延伸段沿着过孔伸出至隧道90外部。将固定好热棒40的格栅钢架20沿着隧道90的长度方向平行且间隔的设置在隧道90口出，并且将每组格栅钢架20与仰拱支撑钢架10相连接。通过连梁30将多组格栅钢架20一体连接，以共同形成一个与隧道90的内壁面相适配的立体支护体系。本发明用于寒区隧道洞口段的支护架构的安装方法能够对隧道90口处的围岩80进行支护，同时还能够解决隧道90口处围岩80冻融的问题，能够有效的解决因隧道90入口处的围岩80因冻融现象所导致的衬砌开裂、隆起、挂冰及溜冰等现象。

在对格栅钢架20组装时，需将两个子钢架21相对，并通过连接组件22将两个子钢架21进行组装，该步骤可先将一个子钢架21安装于仰拱支撑钢架10上，然后在子钢架21的两端分别连接其它子钢架21。子钢架21的制作过程可在第二施工现场进行。锚杆60可在子钢架21的安装过程中逐步进行安置。连杆30的连接也在子钢架21的安装过程中进行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.用于寒区隧道洞口段的支护架构，其特征在于，包括：

仰拱支撑钢架，沿着隧道的长度方向设置于隧道底部，用于承受地层的永久载荷以及来自上方路面的临时载荷；

格栅钢架，设有多组，多组所述格栅钢架沿着所述仰拱支撑钢架的长度方向平行且间隔设置于隧道的洞口处，每组所述格栅钢架分别与所述仰拱支撑钢架相连，用于支撑隧道内壁四周的围岩；

热棒，设有多个，多个热棒分别与所述格栅钢架一一对应，每个所述热棒的蒸发段设置于相对应的所述格栅钢架中，每个所述热棒的冷凝段穿过在隧道口边坡预先钻设的过孔并延伸至隧道外，用于吸收隧道周边围岩的热量，并将热量传递至隧道外部的大气中；以及

锚杆，设有多个，多个所述锚杆均设于多组所述格栅钢架上；每个所述锚杆均与所述格栅钢架固定相连，且每个锚杆的一端与所述热棒相连，另一端沿着隧道内壁的法线向穿入所述格栅钢架周边的围岩中，所述锚杆还用于吸收所述格栅钢架周边且位于冻融范围内的围岩的热量，并将热量传递给所述热棒；所述锚杆的外表面覆设有用于便于吸热的吸热层；每个所述锚杆包括主杆及与所述主杆平行设置的多个支杆，多个所述支杆呈环形围设于所述主杆的外周面，每个所述支杆的靠近所述格栅钢架的一端与所述主杆固定连接，另一端向远离所述格栅钢架的方向延伸，用于呈发散状插入围岩中。

2.如权利要求1所述的用于寒区隧道洞口段的支护架构，其特征在于，每组所述格栅钢架包括：

子钢架，与所述仰拱支撑钢架相连，设有多段，多段所述子钢架沿着隧道的内壁面依次相连，用于形成一个与隧道内壁相适配的环形立体结构，以支撑隧道四周的围岩；以及

连接组件，设有多个，多个所述连接组件分别设置于相邻的两个所述子钢架之间，用于将相邻的所述子钢架一体连接。

3.如权利要求2所述的用于寒区隧道洞口段的支护架构，其特征在于，每段所述子钢架包括：

主筋，至少设有四条，四条所述主筋两两相对设置，且围合形成横截面为矩形结构的框架；

箍筋，设有多个，多个所述箍筋沿着所述主筋的延伸方向间隔设置，每个所述箍筋分别与四根所述主筋相连，用于对所述主筋进行约束，并与所述主筋共同形成一个立体结构；以及

腰筋，连接于两个相邻的所述主筋，且位于两个相邻的所述箍筋之间，沿着所述主筋的延伸方向斜向设置，用于与相邻的所述箍筋及所述主筋围合形成三角形结构。

4.如权利要求3所述的用于寒区隧道洞口段的支护架构，其特征在于，所述连接组件包括：

连接焊板，至少设有两个，两个所述连接焊板相对设置，每个所述连接焊板设置于两个相邻的所述子钢架的外侧面，且分别与两个所述子钢架中的所述主筋相抵接；以及

螺栓，用于将所述连接焊板与所述主筋相连；

其中，相邻的两个所述子钢架的所述主筋相对接，所述连接焊板及所述主筋上均设有用于供所述螺栓螺纹连接的螺纹孔。

5.如权利要求1所述的用于寒区隧道洞口段的支护架构，其特征在于，所述用于寒区隧道洞口段的支护架构还包括用于保护所述热棒的保护套管，所述保护套管设有多个，多个所述保护套管分别与多个所述热棒一一对应，每个所述保护套管套设于相对应的所述热棒的外周面；

其中，所述保护套管的外表面覆设有防腐吸热材料，用于快速吸收隧道四周围岩的热量，并将热量传递给所述热棒。

6.如权利要求1所述的用于寒区隧道洞口段的支护架构，其特征在于，所述用于寒区隧道洞口段的支护架构还包括用于连接各组所述格栅钢架的连梁，所述连梁设有多个，多个所述连梁均沿着隧道的长度方向设置，且多个所述连梁环着隧道的内壁面间隔设置，用于与多组所述格栅钢架共同形成立体支护体系。

7.如权利要求1所述的用于寒区隧道洞口段的支护架构，其特征在于，所述用于寒区隧道洞口段的支护架构还包括用于对所述热棒进行固定的防震环，所述防震环设有多个，多个所述防震环沿着所述热棒的长度方向间隔套设于所述热棒上，所述防震环还用于将围岩内的高温传递至所述热棒内，以对围岩进行降温。

8.如权利要求1所述的用于寒区隧道洞口段的支护架构，其特征在于，所述过孔设有多个，多个所述过孔均位于所述隧道的上方，且每个所述过孔的轴线与水平面呈20°-45°夹角，用于保证所述热棒冷凝段内的冷凝后的液态介质回流；

其中，每个所述格栅钢架的顶端均设有用于所述热棒导出的敞口结构，所述敞口结构与所述过孔的相导通。

9.如权利要求1-8任一项所述的用于寒区隧道洞口段的支护架构的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

安装所述仰拱支撑钢架；

组装所述格栅钢架，并在所述隧道口边坡上钻设用于所述热棒穿过的所述过孔；

安装所述热棒，将所述热棒的蒸发段固定于所述格栅钢架中，并将所述热棒的冷凝段通过所述过孔延伸至隧道外；

安装所述格栅钢架，将安装好的各组所述格栅钢架沿着所述仰拱支撑钢架的长度方向平行且间隔设置于隧道洞口处，并且将每组所述格栅钢架分别与所述仰拱支撑钢架连接，通过沿着所述仰拱支撑钢架长度方向设置的连梁将各组格栅钢架一体连接。

Images