CN114033440A - 隧道支护结构施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道支护技术领域，具体而言，涉及一种隧道支护结构施工方法。该隧道支护结构施工方法的步骤包括：开挖隧道的上台阶，在上台阶的两侧拱腰处均架设第一钢架，并在两个第一钢架的顶部均安装限阻器结构；在上台阶的拱顶处架设第二钢架，并使得第二钢架的两端分别与两个限阻器结构连接；开挖隧道的下台阶，在下台阶的仰拱及两侧边墙处架设第三钢架，且第三钢架的两端分别与两个第一钢架的底部间隔；在第三钢架的两端均安装限阻器结构以及第四钢架，第四钢架的两端分别与限阻器结构及第一钢架的底部连接。该隧道支护结构施工方法通过形成支护隧道的隧道支护结构，从而能够释放围岩形变压力，进而能够保证支护结构的整体安全。

Description

隧道支护结构施工方法

技术领域

本发明涉及隧道支护技术领域，具体而言，涉及一种隧道支护结构施工方法。

背景技术

目前，对于建造软岩大变形隧道，初期支护多采用大刚度钢架，喷混采用高强混凝土，加大预留变形量，采用多重支护，二次衬砌采用钢筋混凝土等措施，这些措施本质上采取了“强支硬顶”的理念，工程实际中并不能很好地解决软岩大变形问题，并容易因发生大变形破坏，而导致支护结构破坏，从而造成经济损失与施工工期延误。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种隧道支护结构施工方法，其能够释放围岩形变压力，提高隧道支护的安全性，在释放围岩形变压力后，仍能提供足够的支护阻力，从而能够避免发生大变形破坏，进而能够保证支护结构的整体安全。

本发明的实施例可以这样实现：

本发明提供一种隧道支护结构施工方法，隧道支护结构施工方法的步骤包括：

开挖隧道的上台阶，在上台阶的两侧拱腰处均架设第一钢架，并在两个第一钢架的顶部均安装限阻器结构；

在上台阶的拱顶处架设第二钢架，并使得第二钢架的两端分别与两个限阻器结构连接；

开挖隧道的下台阶，在下台阶的仰拱及两侧边墙处架设第三钢架，且第三钢架的两端分别与两个第一钢架的底部间隔；

在第三钢架的两端均安装限阻器结构以及第四钢架，第四钢架的两端分别与限阻器结构及第一钢架的底部连接；

沿隧道的内周面喷射混凝土至预设厚度。

在可选的实施方式中，在开挖隧道的上台阶的步骤之前，隧道支护结构施工方法包括：

对隧道进行超前支护。

在可选的实施方式中，在隧道的上台阶的两侧拱腰处均架设第一钢架的步骤之前，隧道支护结构施工方法包括：

在第一钢架的拱脚处垫设第一预制混凝土块。

在可选的实施方式中，在上台阶的拱顶处架设第二钢架的步骤之前，隧道支护结构施工方法包括：

在第三钢架的拱脚处垫设第二预制混凝土块。

在可选的实施方式中，在隧道的上台阶的两侧拱腰处均架设第一钢架的步骤之后，隧道支护结构施工方法包括：

在第一钢架的拱脚处设置多个第一锁脚锚管，在第一钢架的拱脚处的上部设置第一局部长锚杆；

其中，第一锁脚锚管及第一局部长锚杆均与第一钢架连接。

在可选的实施方式中，在隧道的下台阶的仰拱及两侧边墙处架设第三钢架的步骤之后，隧道支护结构施工方法包括：

在第三钢架的拱脚处设置多个第二锁脚锚管，在第四钢架的拱脚处的上部设置第二局部长锚杆；

其中，第二锁脚锚管及第二局部长锚杆均与第三钢架连接。

在可选的实施方式中，在沿隧道的内周面喷射混凝土至预设厚度的步骤之前，隧道支护结构施工方法包括：

用土工布覆于个限阻器结构的表面。

在可选的实施方式中，限阻器结构包括第一连接钢板、第二连接钢板以及多个支撑弯板；

第一连接钢板与第二连接钢板间隔设置，多个支撑弯板平行且间隔地设置于第一连接钢板及第二连接钢板之间，且与第一连接钢板及第二连接钢板连接；第一连接钢板及第二连接钢板沿隧道的延伸方向延伸；

其中，位于第一钢架的顶部的限阻器结构的第一连接钢板及第二连接钢板中的一个与第一钢架的顶部连接，第一连接钢板及第二连接钢板中的另一个与第二钢架的底部连接；

位于第三钢架的两端的限阻器结构的第一连接钢板及第二连接钢板中的一个与第三钢架的顶部连接，第一连接钢板及第二连接钢板中的另一个与第四钢架的底部连接。

在可选的实施方式中，在两个第一钢架的顶部均安装限阻器结构的步骤之后以及在第四钢架的两端均安装限阻器结构的步骤之后，隧道支护结构施工方法均包括：

在每个限阻器结构的第一连接钢板及第二连接钢板上焊接混凝土钢筋。

在可选的实施方式中，在两个第一钢架的顶部均安装限阻器结构的步骤之后以及在第四钢架的两端均安装限阻器结构的步骤之后，隧道支护结构施工方法均包括：

在每个限阻器结构的第一连接钢板及第二连接钢板均焊接一个位移量测靶点。

本发明实施例的有益效果包括：

该隧道支护结构施工方法的步骤包括：开挖隧道的上台阶，在上台阶的两侧拱腰处均架设第一钢架，并在两个第一钢架的顶部均安装限阻器结构；在上台阶的拱顶处架设第二钢架，并使得第二钢架的两端分别与两个限阻器结构连接；开挖隧道的下台阶，在下台阶的仰拱及两侧边墙处架设第三钢架，且第三钢架的两端分别与两个第一钢架的底部间隔；在第三钢架的两端均安装限阻器结构以及第四钢架，第四钢架的两端分别与限阻器结构及第一钢架的底部连接；沿隧道的内周面喷射混凝土至预设厚度。

该隧道支护结构施工方法通过在隧道的上台阶及下台阶分别安装钢架以及限阻器结构，从而能够通过这样的方式，形成支护隧道的隧道支护结构，而该隧道支护结构将隧道围岩的变形压力由钢架转移至限阻器结构中，从而能够释放围岩形变压力，提高隧道支护的安全性，在释放围岩形变压力后，仍能提供足够的支护阻力，从而能够避免发生大变形破坏，进而能够保证支护结构的整体安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例中隧道支护结构施工方法的步骤图；

图2为本发明实施例中隧道支护结构的结构示意图；

图3为本发明实施例中限阻器结构的结构示意图。

图标：100-隧道支护结构；110-第一钢架；10-限阻器结构；120-第二钢架；130-第三钢架；140-第四钢架；150-第一锁脚锚管；160-第一局部长锚杆；170-第二锁脚锚管；180-第二局部长锚杆；11-第一连接钢板；12-第二连接钢板；13-支撑弯板；14-混凝土钢筋。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

请参考图1-图3，本实施例提供了一种隧道支护结构施工方法，用于在架设隧道支护结构100，隧道支护结构施工方法的步骤包括：

S100：开挖隧道的上台阶，在上台阶的两侧拱腰处均架设第一钢架110，并在两个第一钢架110的顶部均安装限阻器结构10；

S200：在上台阶的拱顶处架设第二钢架120，并使得第二钢架120的两端分别与两个限阻器结构10连接；

S300：开挖隧道的下台阶，在下台阶的仰拱及两侧边墙处架设第三钢架130，且第三钢架130的两端分别与两个第一钢架110的底部间隔；

S400：在第三钢架130的两端均安装限阻器结构10以及第四钢架140，第四钢架140的两端分别与限阻器结构10及第一钢架110的底部连接；

S500：沿隧道的内周面喷射混凝土至预设厚度。

该隧道支护结构施工方法的工作原理是：

请参考图1-图3，该隧道支护结构施工方法通过在隧道的上台阶及下台阶分别安装钢架以及限阻器结构10，从而能够通过这样的方式，形成支护隧道的隧道支护结构100，而该隧道支护结构100将隧道围岩的变形压力由钢架转移至限阻器结构10中，从而能够在分段吸收围岩的变形压力的同时，通过限阻器结构10吸收围岩的变形压力，从而能够释放围岩形变压力，提高隧道支护的安全性，在释放围岩形变压力后，仍能提供足够的支护阻力，从而能够避免发生大变形破坏，进而能够保证支护结构的整体安全。

需要说明的是，基于上述内容可知，首先，在开挖隧道时，隧道的开挖形式，可以采取先开挖上台阶的方式，后开挖下台阶，而在本发明的其他实施例中，还可以先开挖下台阶，后开挖上台阶，且在采用这样的开挖方式时，其原理相同，不同之处在于先架设第三钢架130及第四钢架140，后架设第一钢架110及第二钢架120；

其次，在进行上台阶开挖时，上台阶的高度为4～4.5m，长度为4～6m；而开挖循环进尺根据初期支护钢架间距确定，一般控制在1m内，不得超过1.2m；在进行下台阶开挖时，开挖进尺根据初期支护钢架间距确定，每循环1～2榀，一般控制在1m内，不得超过1.2m，左右侧台阶错开1～2m；

另外，在上台阶及下台阶开挖后，立即向隧道内周面初喷3～5cm混凝土；并及时进行第一钢架110、第二钢架120、第三钢架130及第四钢架140的架设，和限阻器结构10的安装。

进一步地，请参考图1-图3，在本实施例中，在开挖隧道的上台阶的步骤之前，隧道支护结构施工方法包括：

对隧道进行超前支护，其目的增加隧道开挖工作面的稳定性，具体的，超前支护可以为φ42×3.5mm的多个小导管加固，小导管的外插角为5°～10°，搭接长度不得小于1.5m，环向间距40cm，在洞身变形较大或者地质条件较差的一侧可以适当加密。

在本实施例中，在隧道的上台阶的两侧拱腰处均架设第一钢架110的步骤之前，隧道支护结构施工方法包括：

在第一钢架110的拱脚处垫设第一预制混凝土块。通过第一预制混凝土块的设置，能够便于确定隧道支护结构100的位置，以便于第一钢架110的施工。同理，在上台阶的拱顶处架设第二钢架120的步骤之前，隧道支护结构施工方法包括：

在第三钢架130的拱脚处垫设第二预制混凝土块。

进一步地，在本实施例中，在隧道的上台阶的两侧拱腰处均架设第一钢架110的步骤之后，隧道支护结构施工方法包括：

在第一钢架110的拱脚处设置多个第一锁脚锚管150，在第一钢架110的拱脚处的上部设置第一局部长锚杆160；

其中，第一锁脚锚管150及第一局部长锚杆160均与第一钢架110连接。

具体的，在设置第一锁脚锚管150时，第一锁脚锚管150位于第一钢架110的拱脚处紧贴第一钢架110的两侧并向下倾斜45°处，并且第一锁脚锚管150的数量可以为4根，而且第一锁脚锚管150的长度可以4-6m，直径为φ42mm；需要说明的，第一锁脚锚管150与第一钢架110焊接牢固在施工过程中锁脚锚管的设置角度、长度、直径和方向应结合岩层倾角及走向、节理发育方向等进行适当调整。

在设置第一局部长锚杆160时，设置第一局部长锚杆160的原因是由于开挖上台阶后，断面未封闭，台阶分界处约束不足，易发生较大挤出变形，因此，在第一钢架110的拱脚处的上部设置第一局部长锚杆160，第一局部长锚杆160可以位于第一钢架110的拱脚处的上部1m处，第一局部长锚杆160的长度可以6-8m，而且第一局部长锚杆160可采用自进式锚杆或预应力锚杆，根据现场情况确定，环纵间距以0.25～0.5m为宜，梅花桩布置。

与上述设置第一锁脚锚管150及第一局部长锚杆160的原理相同，在本实施例中，在隧道的下台阶的仰拱及两侧边墙处架设第三钢架130的步骤之后，隧道支护结构施工方法包括：

在第三钢架130的拱脚处设置多个第二锁脚锚管170，在第四钢架140的拱脚处的上部设置第二局部长锚杆180；

其中，第二锁脚锚管170及第二局部长锚杆180均与第三钢架130连接。

具体的，在设置第二锁脚锚管170时，第二锁脚锚管170位于第三钢架130的拱脚处紧贴钢架两侧向下倾斜45°处，并且第二锁脚锚管170的数量可以为4根，而且第一锁脚锚管150的长度可以4-6m，直径为φ42mm；需要说明的，第一锁脚锚管150与第一钢架110焊接牢固在施工过程中锁脚锚管的设置角度、长度、直径和方向应结合岩层倾角及走向、节理发育方向等进行适当调整。

在设置第二局部长锚杆180时，设置第二局部长锚杆180的原因是由于开挖下台阶后，断面未封闭，墙脚约束不足，易发生较大挤出变形，因此，在下台阶开挖架设第三钢架130后于隧道墙脚上下1m范围内设置第二局部长锚杆180，长度6-8m为宜，可采用自进式锚杆或预应力锚杆，根据现场情况确定，环纵间距以0.25～0.5m为宜，梅花状布置。

进一步地，请参考图1-图3，在本实施例中，在设置限阻器结构10时，限阻器结构10包括第一连接钢板11、第二连接钢板12以及多个支撑弯板13；

第一连接钢板11与第二连接钢板12间隔设置，多个支撑弯板13平行且间隔地设置于第一连接钢板11及第二连接钢板12之间，且与第一连接钢板11及第二连接钢板12连接；第一连接钢板11及第二连接钢板12沿隧道的延伸方向延伸；

由此，通过限阻器结构10的多个支撑弯板13的变形能够释放围岩变形压力，提高隧道支护的安全性，而且支撑弯板13能够通过其弯曲方向进行变形诱导，解决了在变形过程中弯曲方向随机发生的问题；在释放围岩形变压力后，限阻器结构10仍能提供足够的支护阻力，从而能够避免发生大变形破坏，进而能够保证支护结构的整体安全。

其中，位于第一钢架110的顶部的限阻器结构10的第一连接钢板11及第二连接钢板12中的一个与第一钢架110的顶部连接，第一连接钢板11及第二连接钢板12中的另一个与第二钢架120的底部连接；

位于第三钢架130的两端的限阻器结构10的第一连接钢板11及第二连接钢板12中的一个与第三钢架130的顶部连接，第一连接钢板11及第二连接钢板12中的另一个与第四钢架140的底部连接。

进一步地，请参考图1-图3，在两个第一钢架110的顶部均安装限阻器结构10的步骤之后以及在第四钢架140的两端均安装限阻器结构10的步骤之后，隧道支护结构施工方法均包括：在每个限阻器结构10的第一连接钢板11及第二连接钢板12上焊接混凝土钢筋14。通过混凝土钢筋14的设置，能够对混凝土起到固定的作用，避免出现围岩或钢筋砼掉落的情况。

请参考图1-图3，在本实施例中，在两个第一钢架110的顶部均安装限阻器结构10的步骤之后以及在第四钢架140的两端均安装限阻器结构10的步骤之后，隧道支护结构施工方法均包括：在每个限阻器结构10的第一连接钢板11及第二连接钢板12均焊接一个位移量测靶点。通过位移量测靶点的设置，能够监测限阻器结构10的压缩变形量，以便于对隧道支护的整体情况进行监测。

由上述内容可知，多个支撑弯板13平行且间隔地设置于第一连接钢板11及第二连接钢板12之间，即，相邻的两个支撑弯板13之间具备间隔，由此，为避免在沿隧道的内周面喷射混凝土时，混凝土填充于两个支撑弯板13之间，影响支撑弯板13的变形，故，沿隧道的内周面喷射混凝土至预设厚度的步骤之前，隧道支护结构施工方法包括：用土工布覆于个限阻器结构10的表面。需要说明的是，在沿隧道的内周面喷射混凝土至预设厚度的步骤后，便可将土工布取下，以便于观察限阻器结构10的压缩变形情况。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种隧道支护结构施工方法，其特征在于，所述隧道支护结构施工方法的步骤包括：

开挖隧道的上台阶，在所述上台阶的两侧拱腰处均架设第一钢架，并在两个所述第一钢架的顶部均安装限阻器结构；

在所述上台阶的拱顶处架设第二钢架，并使得所述第二钢架的两端分别与两个所述限阻器结构连接；

开挖所述隧道的下台阶，在所述下台阶的仰拱及两侧边墙处架设第三钢架，且所述第三钢架的两端分别与两个所述第一钢架的底部间隔；

在所述第三钢架的两端均安装所述限阻器结构以及第四钢架，所述第四钢架的两端分别与所述限阻器结构及所述第一钢架的底部连接；

沿所述隧道的内周面喷射混凝土至预设厚度。

2.根据权利要求1所述的隧道支护结构施工方法，其特征在于：

所述开挖隧道的上台阶的步骤之前，所述隧道支护结构施工方法包括：

对所述隧道进行超前支护。

3.根据权利要求1所述的隧道支护结构施工方法，其特征在于：

所述在隧道的上台阶的两侧拱腰处均架设第一钢架的步骤之前，所述隧道支护结构施工方法包括：

在所述第一钢架的拱脚处垫设第一预制混凝土块。

4.根据权利要求1所述的隧道支护结构施工方法，其特征在于：

所述在所述上台阶的拱顶处架设第二钢架的步骤之前，所述隧道支护结构施工方法包括：

在所述第三钢架的拱脚处垫设第二预制混凝土块。

5.根据权利要求1所述的隧道支护结构施工方法，其特征在于：

所述在隧道的上台阶的两侧拱腰处均架设第一钢架的步骤之后，所述隧道支护结构施工方法包括：

在所述第一钢架的拱脚处设置多个第一锁脚锚管，在所述第一钢架的拱脚处的上部设置第一局部长锚杆；

其中，所述第一锁脚锚管及所述第一局部长锚杆均与所述第一钢架连接。

6.根据权利要求1所述的隧道支护结构施工方法，其特征在于：

所述在所述隧道的下台阶的仰拱及两侧边墙处架设第三钢架的步骤之后，所述隧道支护结构施工方法包括：

在所述第三钢架的拱脚处设置多个第二锁脚锚管，在所述第四钢架的拱脚处的上部设置第二局部长锚杆；

其中，所述第二锁脚锚管及所述第二局部长锚杆均与所述第三钢架连接。

7.根据权利要求1所述的隧道支护结构施工方法，其特征在于：

所述沿所述隧道的内周面喷射混凝土至预设厚度的步骤之前，所述隧道支护结构施工方法包括：

用土工布覆于个所述限阻器结构的表面。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的隧道支护结构施工方法，其特征在于：

所述限阻器结构包括第一连接钢板、第二连接钢板以及多个支撑弯板；

所述第一连接钢板与所述第二连接钢板间隔设置，多个所述支撑弯板平行且间隔地设置于所述第一连接钢板及所述第二连接钢板之间，且与所述第一连接钢板及所述第二连接钢板连接；所述第一连接钢板及所述第二连接钢板沿所述隧道的延伸方向延伸；

其中，位于所述第一钢架的顶部的所述限阻器结构的所述第一连接钢板及所述第二连接钢板中的一个与所述第一钢架的顶部连接，所述第一连接钢板及所述第二连接钢板中的另一个与所述第二钢架的底部连接；

位于所述第三钢架的两端的所述限阻器结构的所述第一连接钢板及所述第二连接钢板中的一个与所述第三钢架的顶部连接，所述第一连接钢板及所述第二连接钢板中的另一个与所述第四钢架的底部连接。

9.根据权利要求8所述的隧道支护结构施工方法，其特征在于：

所述并在两个所述第一钢架的顶部均安装限阻器结构的步骤之后以及所述在所述第四钢架的两端均安装限阻器结构的步骤之后，所述隧道支护结构施工方法均包括：

在每个所述限阻器结构的所述第一连接钢板及所述第二连接钢板上焊接混凝土钢筋。

10.根据权利要求8所述的隧道支护结构施工方法，其特征在于：

所述并在两个所述第一钢架的顶部均安装限阻器结构的步骤之后以及所述在所述第四钢架的两端均安装限阻器结构的步骤之后，所述隧道支护结构施工方法均包括：

在每个所述限阻器结构的所述第一连接钢板及所述第二连接钢板均焊接一个位移量测靶点。

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