CN113431607A - 一种软弱围岩隧道拱脚顶撑加压下沉控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软弱围岩隧道拱脚顶撑加压下沉控制方法，包括以下步骤：步骤一、将所述受压板通过导向螺栓连接于拱脚连接板下方，导向螺栓自由竖向移动，从而允许拱脚连接板在竖向自由移动，步骤二、将千斤顶设置于底板与调节板之间，将千斤顶加压，使其与调节板贴合并对其施加支撑力；步骤三、在受压板与调节板之间安装所述压力传感器与位移传感器，通过位移传感器获得拱脚沉降量a，松开调节板上连接于导向螺栓上的导向螺母并将其向上移动a；步骤四、继续控制千斤顶顶升调节板至上方的导向螺母完全贴合；步骤五，转动活动螺母至与调节板贴合。本发明有效提高钢架拱脚的支撑能力与抗变形性能，避免软弱围岩隧道施工大变形风险。

Description

一种软弱围岩隧道拱脚顶撑加压下沉控制方法

技术领域

本发明涉及软弱围岩隧道拱脚顶撑加压下沉控制领域。更具体地说，本发明涉及一种软弱围岩隧道拱脚顶撑加压下沉控制方法。

背景技术

近些年随着公路事业迅猛发展，涉及的隧道工程建设数量的增加，各类软弱围岩隧道工程事故频发，软弱围岩隧道初期支护施工中拱脚沉降，一直是施工现场的质量痛点，拱脚沉降常会诱发塌方或洞顶大幅沉降，形成质量与安全风险。在隧道分部开挖和支护时，钢拱架与基底接触面积很小，软弱围岩地基能够提供的支撑力十分有限，由于拱脚地基承载力不足和拱脚下部开挖造成钢拱架悬空等导致的钢拱架拱脚沉降问题就比较突出，进而増加围岩的松弛变形，对于隧道变形控制和施工安全极为不利，不仅影响施工进度，而且发生大变形后对原有支护结构再进行二次拆换的施工费用高、安全风险大对于隧道在施工过程中因钢拱架拱脚下沉而产生的围岩松弛和变形，已形成了一系列的拱脚沉降控制措施且被广泛采用。尤其在台阶法施工中，一些沉降控制措施己经成为不可缺少的技术手段。然而拱脚沉降措施对成本及工期影响较大，施工时的灵活性、可调节性差，不能完全满足隧道施工的要求。

发明内容

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种软弱围岩隧道拱脚顶撑加压下沉控制方法，其采用加压下沉控制装置对钢拱架进行下沉控制，所述加压下沉控制装置包括受压板、导向螺栓、压力传感器、位移传感器、调节板、调节螺母、底板、千斤顶、顶撑螺栓以及底板螺母，所述调节板设置8个螺栓孔，所述软弱围岩隧道拱脚顶撑加压下沉控制方法包括以下步骤：

步骤一、隧道钢架安装完毕后，将所述受压板通过导向螺栓连接于拱脚连接板下方，导向螺栓将受压板与连接板连接，所述导向螺栓穿过所述调节板的部分螺栓孔上，且所述调节板的螺栓孔处不设置螺母紧固所述导向螺栓，以保证导向螺栓自由竖向移动，从而允许拱脚连接板在竖向自由移动，保证受压板充分受力，

步骤二、顶撑螺栓通过底板螺母与底板连接，所述调节板边缘处通过调节螺母和螺栓孔与4个顶撑螺栓连接，将千斤顶设置于底板与调节板之间，将千斤顶加压，使千斤顶与调节板贴合并对其施加支撑力；

步骤三、在受压板与调节板之间安装所述压力传感器与位移传感器，用于测量受压板承受的压力，以及受压板的竖向位移，通过所述位移传感器获得拱脚沉降量a，松开调节板上连接于导向螺栓上的导向螺母并将其向上移动a；

步骤四、继续控制所述千斤顶顶升调节板至上方的导向螺母完全贴合；

步骤五，转动调节板下方的活动螺母至与调节板贴合；

优选的是，所述软弱围岩隧道拱脚顶撑加压下沉控制方法进一步包括：

步骤六、千斤顶卸载收缩后，撤除；

步骤七、重复步骤二至步骤六，直至仰拱开始施工；

步骤八，拆除下沉控制装置。

优选的是，使用前，所述压力传感器、位移传感器以及所述千斤顶需要检查校正，检查校正合格方可使用。

优选的是，步骤一至步骤八，全程采用人工定时巡查，隧道轻微变形时，巡查间隔时间不大于12h；隧道严重变形时，巡查间隔时间不大于6h。

优选的是，所述千斤顶为薄型千斤顶，其顶升过程采用人工手动加压。

优选的是，所述步骤七之前，还需进行以下操作：

观察压力传感器的数值，当其变小时，将千斤顶压力重新加压至预定值；当压力传感器数值变大时，将千斤顶压力加载至下一个预定值。

优选的是，所述步骤七之后所述步骤八之前，还需进行以下操作：

当压力传感器数值超过最大预定值时，停止加压。

优选的是，所述压力传感器为轮辐数显式压力检测仪。

本发明至少包括以下有益效果：本发明对拱脚沉降、应力进行监测并对支撑力进行补偿，使初支拱脚始终处于可控、可知状态，有效提高钢架拱脚的支撑能力与抗变形性能，避免软弱围岩隧道施工大变形风险。而且仰拱施作后，回收下沉控制装置。下沉控制装置对工程成本低，工期短，施工时的灵活性、可调节性好。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是本发明加压下沉控制装置的二维示意图；

图2是本发明加压下沉控制装置的三维示意图；

图3是本发明加压下沉控制装置移出薄型千斤顶后的三维示意图。

附图标记说明：11-受压板；12-压力传感器；13-位移传感器；14-导向螺栓；21-调节板；22-调节螺母；31-底板；32-顶撑螺栓；33-底板螺母；34-薄型千斤顶；41-连接板；42-钢拱架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变形。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

如图1所示，本发明的一种软弱围岩隧道拱脚顶撑加压下沉控制方法，其采用加压下沉控制装置对钢拱架进行下沉控制，其特征在于，所述加压下沉控制装置包括受压板11、导向螺栓14、压力传感器12、位移传感器13、调节板21、调节螺母22、底板31、千斤顶34、顶撑螺栓32以及底板螺母33，所述调节板21设置8个螺栓孔，所述软弱围岩隧道拱脚顶撑加压下沉控制方法包括以下步骤：

步骤一、将所述受压板11通过导向螺栓14连接于拱脚连接板41下方，所述拱脚连接板41固定连接于钢拱架42下方，导向螺栓14将受压板11与连接板41连接，所述导向螺栓14穿过所述调节板21的部分螺栓孔上，且所述调节板21的螺栓孔处不设置螺母紧固所述导向螺栓14，以保证导向螺栓14自由竖向移动，从而允许拱脚连接板41在竖向自由移动，保证受压板11充分受力，所述调节板21位于所述受压板11下方，将顶撑螺栓32通过底板螺母33与底板31连接，所述调节板21边缘处通过调节螺母22和螺栓孔与4个顶撑螺栓32连接，

隧道钢架安装完毕后，移动所述调节板21位置，使得底板31与地基贴合；

所述调节板21为钢板，尺寸略大于所述受压板11。

步骤二、将千斤顶34设置于底板31与调节板21之间，将千斤顶34加压，使千斤顶34与调节板21贴合并对其施加支撑力；

其中，需要说明的是，所述调节螺母22与顶撑螺栓32尺寸相适应，顶撑螺栓32与调节板21相交的4个螺栓孔处上下各设置1个调节螺母22(共8个)，活动扳手扭动调节螺母22可以实现装置高度的调节。

步骤三、在受压板11与调节板21之间安装所述压力传感器12与位移传感器13，用于测量受压板11承受的压力，以及受压板11的竖向位移，通过所述位移传感器13获得拱脚沉降量a，松开调节板21上连接于导向螺栓14上的导向螺母15并将其向上移动a；

所述受压板11为钢板，钢板的尺寸与厚度应与拱脚连接板41相适应，所述受压板11设置4个螺栓孔和4个导向螺栓14，受压板11通过4个导向螺栓14与拱脚连接板41连接，拱脚连接板41处设螺母拧紧。

步骤四、继续控制所述千斤顶34顶升调节板21至上方的导向螺母15完全贴合；

步骤五，转动调节板21下方的活动螺母22至与调节板21贴合；

步骤六、千斤顶34卸载收缩后，撤除；观察压力传感器12的数值，当其变小时，将千斤顶34压力重新加压至预定值；当压力传感器12数值变大时，将千斤顶34压力加载至下一个预定值。

步骤七、重复步骤二至步骤六，直至仰拱开始施工；当压力传感器数值超过最大预定值时，停止加压。

步骤八，拆除下沉控制装置。

另一实施方式中，使用前，所述压力传感器12、位移传感器13以及所述千斤顶34需要检查校正，检查校正合格方可使用。

另一实施方式中，步骤一至步骤八，全程采用人工定时巡查，隧道轻微变形时，巡查间隔时间不大于12h；隧道严重变形时，巡查间隔时间不大于6h，这样大大提高了施工安全系数。

另一实施方式中，所述千斤顶为薄型千斤顶，调节板固定后可以收缩后从下沉控制装置中取出，薄型千斤顶顶升过程采用人工手动加压，这样调节更为精准。

另一实施方式中还可以包括以下技术细节，所述压力传感器为轮辐数显式压力检测仪。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种软弱围岩隧道拱脚顶撑加压下沉控制方法，其采用加压下沉控制装置对钢拱架进行下沉控制，其特征在于，所述加压下沉控制装置包括受压板、导向螺栓、压力传感器、位移传感器、调节板、调节螺母、底板、千斤顶、顶撑螺栓以及底板螺母，所述调节板设置8个螺栓孔，所述软弱围岩隧道拱脚顶撑加压下沉控制方法包括以下步骤：

步骤一、隧道钢架安装完毕后，将所述受压板通过导向螺栓连接于拱脚连接板下方，导向螺栓将受压板与连接板连接，所述导向螺栓穿过所述调节板的部分螺栓孔上，且所述调节板的螺栓孔处不设置螺母紧固所述导向螺栓，以保证导向螺栓自由竖向移动，从而允许拱脚连接板在竖向自由移动，保证受压板充分受力，

步骤二、顶撑螺栓通过底板螺母与底板连接，所述调节板边缘处通过调节螺母和螺栓孔与4个顶撑螺栓连接，将千斤顶设置于底板与调节板之间，将千斤顶加压，使千斤顶与调节板贴合并对其施加支撑力；

步骤三、在受压板与调节板之间安装所述压力传感器与位移传感器，用于测量受压板承受的压力，以及受压板的竖向位移，通过所述位移传感器获得拱脚沉降量a，松开调节板上连接于导向螺栓上的导向螺母并将其向上移动a；

步骤四、继续控制所述千斤顶顶升调节板至上方的导向螺母完全贴合；

步骤五，转动调节板下方的活动螺母至与调节板贴合。

2.根据权利要求1所述的软弱围岩隧道拱脚顶撑加压下沉控制方法，其特征在于，进一步包括：

步骤六、千斤顶卸载收缩后，撤除；

步骤七、重复步骤二至步骤六，直至仰拱开始施工；

步骤八，拆除下沉控制装置。

3.根据权利要求2所述的软弱围岩隧道拱脚顶撑加压下沉控制方法，其特征在于，使用前，所述压力传感器、位移传感器以及所述千斤顶需要检查校正，检查校正合格方可使用。

4.根据权利要求2所述的软弱围岩隧道拱脚顶撑加压下沉控制方法，其特征在于，步骤一至步骤八，全程采用人工定时巡查，隧道轻微变形时，巡查间隔时间不大于12h；隧道严重变形时，巡查间隔时间不大于6h。

5.根据权利要求1所述的软弱围岩隧道拱脚顶撑加压下沉控制方法，其特征在于，所述千斤顶为薄型千斤顶，其顶升过程采用人工手动加压。

6.根据权利要求2所述的软弱围岩隧道拱脚顶撑加压下沉控制方法，其特征在于，所述步骤七之前，还需进行以下操作：

观察压力传感器的数值，当其变小时，将千斤顶压力重新加压至预定值；当压力传感器数值变大时，将千斤顶压力加载至下一个预定值。

7.根据权利要求6所述的软弱围岩隧道拱脚顶撑加压下沉控制方法，其特征在于，所述步骤七之后所述步骤八之前，还需进行以下操作：

当压力传感器数值超过最大预定值时，停止加压。

8.根据权利要求1所述的软弱围岩隧道拱脚顶撑加压下沉控制方法，其特征在于，所述压力传感器为轮辐数显式压力检测仪。

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