CN112127910B - 一种隧道施工超前支护套拱结构 - Google Patents

一种隧道施工超前支护套拱结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种隧道施工超前支护套拱结构，包括超前支护砼体和浇筑在超前支护砼体内部的管棚，超前支护砼体为混凝土浇筑而成，且其浇筑位置位于山体的前侧弧形槽中，弧形槽与超前支护砼体的截面大小相吻合，且其槽口的底面开设有第一管槽，管棚为多根钢管组合形成，且管棚中的钢管结构为呈弧形设置，山体上的隧道结构由第一隧道体、第二隧道体和第三隧道体组合构成，第二隧道体和第三隧道体的顶壁上分别开设有第二管槽和第三管槽；通过在隧道施工位置开设弧形槽，并在其槽口的底面开设有第一管槽，并在第一管槽中搭设管棚，并在弧形槽的位置处浇筑超前支护砼体，从而通过其对隧道施工的端口位置进行防护，从而有效提高隧道施工过程的安全性。

Description

一种隧道施工超前支护套拱结构
技术领域
本发明涉及隧道施工相关技术领域，具体为一种隧道施工超前支护套拱结构。
背景技术
隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。隧道可分为交通隧道、水工隧道、市政隧道、矿山隧道、军事隧道，隧道的结构包括主体建筑物和附属设备两部分。主体建筑物由洞身和洞门组成，附属设备包括避车洞、消防设施、应急通讯和防排水设施，长的隧道还有专门的通风和照明设备。
而隧道在开挖时穿越软弱破碎围岩时，开挖扰动会引起较大的围岩变形。如果初期支护施做不及时，围岩变形可能超过其容许范围，严重时引起掌子面失稳、隧道塌方，造成重大经济损失。此时，需采用隧道超前支护措施来控制围岩的变形，从而达到保证隧道施工安全的目的，其是保证隧道工程开挖工作面稳定而采取的超前于掌子面开挖的辅助措施的一种，其主要由管棚、小导管、水平旋喷桩等结构构成，但是传统的隧道超前支护结构在布置的过程中非常的费时费力，从而大大的增加了隧道的施工周期。
发明内容
本发明的目的在于提供一种隧道施工超前支护套拱结构，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：一种隧道施工超前支护套拱结构，包括超前支护砼体和浇筑在超前支护砼体内部的管棚，所述超前支护砼体为混凝土浇筑而成，且其浇筑位置位于山体的前侧弧形槽中，所述弧形槽与超前支护砼体的截面大小相吻合，且其槽口的底面开设有第一管槽，所述管棚为多根钢管组合形成，且管棚中的钢管结构为呈弧形设置，所述山体上的隧道结构由第一隧道体、第二隧道体和第三隧道体组合构成，第二隧道体和第三隧道体的顶壁上分别开设有第二管槽和第三管槽，且第二管槽和第三管槽均为呈弧形分布，所述第二隧道体的顶壁位置处布置有第一支护结构，且第三隧道体的顶壁位置处布置有第二支护结构，且第一支护结构的中端位置设置有第一支撑结构，且第二支护结构的中端位置设置有第二支撑结构12。
优选的，所述管棚中的钢管分布位置与弧形槽槽口底面的第一管槽的槽口位置相对应，且其管体的一端嵌入设置在第一管槽的槽口之中，且器管体的靠外侧端为一体浇筑在超前支护砼体的内部，且其管体的末端突出在超前支护砼体的外表面。
优选的，所述管棚中钢管的后侧端管体上均匀开设有第一通孔，且管棚在超前支护砼体浇筑完成并凝固之后，再对其管腔中进行混凝土高压浇筑。
优选的，所述第一隧道体、第二隧道体和第三隧道体的隧道腔体的挖掘面均为阶梯式结构进行挖掘，且第一隧道体、第二隧道体和第三隧道体中单个腔体均为前端截面小于后端截面进行设置。
优选的，所述第一支护结构由第二支护梁和第二支护管所构成，且第二支护管为嵌入设置在第二管槽中，且其管体的后端为呈向外扩散式设置，且第二支护结构与第一支护结构的结构相同。
优选的，所述第二支护管的管体前端设置有定位板，所述定位板上开设有定位孔，且第二支护梁为一个拱形梁体结构，且其上开设有安装槽口，其安装槽口的开设位置与第二支护管的分布位置相对应，且其槽口的边缘开设有螺栓孔，其螺栓孔的位置与定位板上的定位孔位置相对应，且第二支护管与第二支护梁之间为通过固定螺栓进行固定连接。
优选的，所述第一支撑结构由支撑梁和加强管组合构成，且加强管为嵌入安装在第二隧道体顶壁上的定位孔之中，且支撑梁为一个拱形梁体结构，且加强管的下端与支撑梁之间为固定焊接，所述第二支撑结构与第一支撑结构的结构相同，且加强管与第一支护结构中第二支护管的管体之间呈交错设置，且加强管整体为呈扇形分布。
优选的，所述加强管的管壁上开设有第三通孔，且第二支护管的管壁上开设有第二通孔，且加强管和第二支护管在安装结构后，均通过高压注浆机向其管腔内部注入有混凝土浆体。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.通过在隧道施工位置开设弧形槽，并在其槽口的底面开设有第一管槽，并在第一管槽中搭设管棚，并在弧形槽的位置处浇筑超前支护砼体，从而通过其对隧道施工的端口位置进行防护，从而有效提高隧道施工过程的安全性；
2.并通过在第二隧道体和第三隧道体的顶壁上开设有第二管槽和第三管槽，并通过在其位置处分别架设有第一支护结构、第二支护结构，且在第一支护结构的中端位置设置第一支撑结构，并在第二支护结构的中端位置设置有第二支撑结构，从而有效提高隧道内部进行施工时的安全性；
3.通过在加强管的管壁上开设有第三通孔，并在第二支护管的管壁上开设有第二通孔，且通过在加强管和第二支护管在安装完成后，通过高压注浆机向其管腔内部注入有混凝土浆体，从而通过混凝土从其上的通孔中渗透到管槽中，从而有效提高支撑结构与支护结构的整体强度。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明半剖视图；
图3为图2中A处结构放大示意图；
图4为图2中B处结构放大示意图；
图5为本发明横向剖面视图；
图6为图5中C处结构放大示意图；
图7为第一支护结构与第二支护结构位置示意图；
图8为第一支护结构示意图；
图9为第二支护管结构示意图；
图10为图9中D处结构放大示意图。
图中：山体1、超前支护砼体2、弧形槽3、管棚4、第一通孔5、第一隧道体6、第二隧道体7、第三隧道体8、第一支护结构9、第二支护结构10、第一支撑结构11、第二支撑结构12、第二支护梁13、第二支护管14、第二管槽15、第二通孔17、定位板18、定位孔19、支撑梁20、加强管21、第三通孔22。
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1-10，本发明提供一种技术方案：一种隧道施工超前支护套拱结构，包括超前支护砼体2和浇筑在超前支护砼体2内部的管棚4，所述超前支护砼体2为混凝土浇筑而成，且其浇筑位置位于山体1的前侧弧形槽3中，所述弧形槽3与超前支护砼体2的截面大小相吻合，且其槽口的底面开设有第一管槽，所述管棚4为多根钢管组合形成，且管棚4中的钢管结构为呈弧形设置，所述山体1上的隧道结构由第一隧道体6、第二隧道体7和第三隧道体8组合构成，第二隧道体7和第三隧道体8的顶壁上分别开设有第二管槽15和第三管槽，且第二管槽15和第三管槽均为呈弧形分布，所述第二隧道体7的顶壁位置处布置有第一支护结构9，且第三隧道体8的顶壁位置处布置有第二支护结构10，且第一支护结构9的中端位置设置有第一支撑结构11，且第二支护结构10的中端位置设置有第二支撑结构12。
进一步地，所述管棚4中的钢管分布位置与弧形槽3槽口底面的第一管槽的槽口位置相对应，且其管体的一端嵌入设置在第一管槽的槽口之中，且器管体的靠外侧端为一体浇筑在超前支护砼体2的内部，且其管体的末端突出在超前支护砼体的外表面，通过在隧道施工位置开设弧形槽3，并在其槽口的底面开设有第一管槽，并在第一管槽中搭设管棚4，并在弧形槽3的位置处浇筑超前支护砼体2，从而通过其对隧道施工的端口位置进行防护，从而有效提高隧道施工过程的安全性；
进一步地，所述管棚4中钢管的后侧端管体上均匀开设有第一通孔5，且管棚4在超前支护砼体2浇筑完成并凝固之后，再对其管腔中进行混凝土高压浇筑。
进一步地，所述第一隧道体6、第二隧道体7和第三隧道体8的隧道腔体的挖掘面均为阶梯式结构进行挖掘，且第一隧道体6、第二隧道体7和第三隧道体8中单个腔体均为前端截面小于后端截面进行设置。
进一步地，所述第一支护结构9由第二支护梁13和第二支护管14所构成，且第二支护管14为嵌入设置在第二管槽15中，且其管体的后端为呈向外扩散式设置，且第二支护结构10与第一支护结构9的结构相同，通过将隧道与第一支护结构9的趋势进行挖掘，从而避免后侧岩层与支护结构间距过大而造成土层的坍塌现象。
进一步地，所述第二支护管14的管体前端设置有定位板18，所述定位板18上开设有定位孔19，且第二支护梁13为一个拱形梁体结构，且其上开设有安装槽口，其安装槽口的开设位置与第二支护管14的分布位置相对应，且其槽口的边缘开设有螺栓孔，其螺栓孔的位置与定位板18上的定位孔19位置相对应，且第二支护管14与第二支护梁13之间为通过固定螺栓进行固定连接。
进一步地，所述第一支撑结构11由支撑梁20和加强管21组合构成，且加强管21为嵌入安装在第二隧道体7顶壁上的定位孔之中，且支撑梁20为一个拱形梁体结构，且加强管21的下端与支撑梁20之间为固定焊接，所述第二支撑结构12与第一支撑结构11的结构相同，且加强管21与第一支护结构9中第二支护管14的管体之间呈交错设置，且加强管21整体为呈扇形分布，通过在第二隧道体7和第三隧道体8的顶壁上开设有第二管槽15和第三管槽，并通过在其位置处分别架设有第一支护结构9、第二支护结构10，且在第一支护结构9的中端位置设置第一支撑结构11，并在第二支护结构10的中端位置设置有第二支撑结构12，从而有效提高隧道内部进行施工时的安全性。
进一步地，所述加强管21的管壁上开设有第三通孔22，且第二支护管14的管壁上开设有第二通孔17，且加强管21和第二支护管14在安装完成后，均通过高压注浆机向其管腔内部注入有混凝土浆体通过在加强管21的管壁上开设有第三通孔22，并在第二支护管14的管壁上开设有第二通孔17，且通过在加强管21和第二支护管14在安装完成后，通过高压注浆机向其管腔内部注入有混凝土浆体，从而通过混凝土从其上的通孔中渗透到管槽中，从而有效提高支撑结构与支护结构的整体强度。
工作原理：实际施工时，工作人员先通过在山体1的前侧表面开设弧形槽3，然后再在其槽口的底面开设有第一管槽，然后再在其管槽中插入钢管组合形成管棚结构，然后再在弧形槽3的位置处铺设模板，然后再进行超前支护砼体2的浇筑工作，然后再通过高压注浆机向管棚4的管腔中注入混凝土浆体，从而通过第一通孔5的作用，让管腔中的混凝土渗透到第一管槽中，当其混凝土凝固完全后，工作人员对模板进行拆卸，然后再在超前支护砼体2的内圈中进行隧道的开挖工作，当第一隧道体6挖掘完成后，工作人员再在第一隧道体6的后端面上开设第二管槽15，然后再对第二支护梁13和第二支护管14进行安装，并在第二支护管14的管腔中高压注入混凝土，待混凝土凝固之后再进行第二隧道体7的挖掘工作，当第二隧道体7挖掘到一半时，工作人员再通过安装设置第一支撑结构11，然后再进行后续挖掘工作，当第二隧道体7挖掘完成后，再进行循环操作，再对第三隧道体8进行挖掘。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种隧道施工超前支护套拱结构，包括超前支护砼体（ 2） 和浇筑在超前支护砼体（ 2） 内部的管棚（ 4） ，其特征在于：所述超前支护砼体（ 2） 为混凝土浇筑而成，且其浇筑位置位于山体（ 1） 的前侧弧形槽（ 3） 中，所述弧形槽（ 3） 与超前支护砼体（ 2） 的截面大小相吻合，且其槽口的底面开设有第一管槽，所述管棚（ 4） 为多根钢管组合形成，且管棚（ 4） 中的钢管结构为呈弧形设置，所述山体（ 1） 上的隧道结构由第一隧道体（ 6） 、第二隧道体（ 7） 和第三隧道体（ 8） 组合构成，第二隧道体（ 7） 和第三隧道体（ 8） 的顶壁上分别开设有第二管槽（ 15） 和第三管槽，且第二管槽（ 15） 和第三管槽均为呈弧形分布，所述第二隧道体（ 7） 的顶壁位置处布置有第一支护结构（ 9） ，且第三隧道体（ 8） 的顶壁位置处布置有第二支护结构（ 10） ，且第一支护结构（ 9） 的中端位置设置有第一支撑结构（ 11） ，且第二支护结构（ 10） 的中端位置设置有第二支撑结构（ 12） ；
所述管棚（ 4） 中的钢管分布位置与弧形槽（ 3） 槽口底面的第一管槽的槽口位置相对应，且其管体的一端嵌入设置在第一管槽的槽口之中，且其管体的靠外侧端为一体浇筑在超前支护砼体（ 2） 的内部，且其管体的末端突出在超前支护砼体的外表面；
所述第一隧道体（ 6） 、第二隧道体（ 7） 和第三隧道体（ 8） 的隧道腔体的挖掘面均为阶梯式结构进行挖掘，且第一隧道体（ 6） 、第二隧道体（ 7） 和第三隧道体（ 8） 中单个腔体均为前端截面小于后端截面进行设置；
所述第一支护结构（ 9） 由第二支护梁（ 13） 和第二支护管（ 14） 所构成，且第二支护管（ 14） 为嵌入设置在第二管槽（ 15） 中，且其管体的后端为呈向外扩散式设置，且第二支护结构（ 10） 与第一支护结构（ 9） 的结构相同；
所述第二支护管（ 14） 的管体前端设置有定位板（ 18） ，所述定位板（ 18） 上开设有定位孔（ 19） ，且第二支护梁（ 13） 为一个拱形梁体结构，且其上开设有安装槽口，其安装槽口的开设位置与第二支护管（ 14） 的分布位置相对应，且其槽口的边缘开设有螺栓孔，其螺栓孔的位置与定位板（ 18） 上的定位孔（ 19） 位置相对应，且第二支护管（ 14） 与第二支护梁（ 13） 之间为通过固定螺栓进行固定连接；
所述第一支撑结构（ 11） 由支撑梁（ 20） 和加强管（ 21） 组合构成，且加强管（ 21）为嵌入安装在第二隧道体（ 7） 顶壁上的定位孔之中，且支撑梁（ 20） 为一个拱形梁体结构，且加强管（ 21） 的下端与支撑梁（ 20） 之间为固定焊接，所述第二支撑结构（ 12） 与第一支撑结构（ 11） 的结构相同，且加强管（ 21） 与第一支护结构（ 9） 中第二支护管（14） 的管体之间呈交错设置，且加强管（ 21） 整体为呈扇形分布。
2.根据权利要求1所述的一种隧道施工超前支护套拱结构，其特征在于：所述管棚（ 4）中钢管的后侧端管体上均匀开设有第一通孔（ 5） ，且管棚（ 4） 在超前支护砼体（ 2） 浇筑完成并凝固之后，再对其管腔中进行混凝土高压浇筑。
3.根据权利要求1所述的一种隧道施工超前支护套拱结构，其特征在于：所述加强管（21） 的管壁上开设有第三通孔（ 22） ，且第二支护管（ 14） 的管壁上开设有第二通孔（17） ，且加强管（ 21） 和第二支护管（ 14） 在安装完成后，均通过高压注浆机向其管腔内部注入有混凝土浆体。
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