CN114151092B - 隧道扩挖连接装置与隧道扩挖方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种隧道扩挖连接装置与隧道扩挖方法，其中隧道扩挖连接装置包括：连接板，以及，多个锚固筋，设于所述连接板上；其中，所述连接板用于与扩挖假拱初支结构连接，各所述锚固筋远离所述连接板的一端用于通过隧道钻孔的方式伸入原始初支结构内、且新初支结构与至少部分所述锚固筋连接。本发明提供的隧道扩挖连接装置与隧道扩挖方法，以隧道扩挖连接装置的连接板与锚固筋作为隧道扩挖后受力荷载转化的传递节点，采用钻孔植筋的改造方式，避免了传统逐榀风镐破除原始初支结构再进行二次连接的方式，可多榀连续施工，提升了施工工效，同时对既有初支结构的受力影响较小，降低了施工风险。
Description
技术领域
本发明涉及暗挖隧道扩挖施工技术领域，尤其涉及一种隧道扩挖连接装置与隧道扩挖方法。
背景技术
由于隧道使用功能变更，暗挖隧道扩挖在工程中经常发生，为满足初支结构受力合理稳定的要求，需要对原始初支结构进行改造，但既有初支结构通常没有预留节点板连接装置，因此在隧道扩挖的过程中需要使用逐榀风镐破除原始初支结构再进行二次连接的方式，对原始初支结构的受力影响较大，且存在较大的施工风险。
发明内容
本发明提供一种隧道扩挖连接装置与隧道扩挖方法，用于解决传统技术中隧道扩挖需要对原始初支结构进行拆解，影响原始初支结构受力效果，施工安全性较低的问题。
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种隧道扩挖连接装置，用于连接隧道扩挖前的原始初支结构、扩挖假拱初支结构以及隧道扩挖后的新初支结构，所述隧道扩挖连接装置包括：
连接板，以及，
多个锚固筋，设于所述连接板上；
其中，所述连接板用于与扩挖假拱初支结构连接，各所述锚固筋远离所述连接板的一端用于通过隧道钻孔的方式伸入原始初支结构内、且新初支结构与至少部分所述锚固筋连接。
根据本发明提供的一种隧道扩挖连接装置，所述连接板上还设有多个加强板，所述加强板分设于所述连接板的周侧；
所述加强板均包括横板以及设于所述横板上的竖板，所述横板与所述连接板平行设置，所述竖板与所述连接板垂直设置。
根据本发明提供的一种隧道扩挖连接装置，各所述横板与对应的各所述竖板一体成型设置。
根据本发明提供的一种隧道扩挖连接装置，每相邻的两个所述锚固筋之间均设有U型加强筋。
根据本发明提供的一种隧道扩挖连接装置，所述锚固筋包括四个，四个所述锚固筋矩形分布于所述连接板。
根据本发明提供的一种隧道扩挖连接装置，各所述锚固筋的端部均设有保护套。
本发明还提供一种隧道扩挖方法，应用如上任一项所述的隧道扩挖连接装置，所述隧道扩挖方法包括：
使用钢筋探测仪器探测已开挖隧道的原始初支结构的钢筋位置，定位并标记所述原始初支结构的主钢筋位置；
避开所述原始初支结构的主钢筋位置，根据施工需求，在需要扩挖的隧道面进行多次钻孔；
将隧道扩挖连接装置的锚固筋对应插入钻孔内，并在钻孔处填充砂浆，再将隧道扩挖连接装置的连接板与扩挖假拱初支结构连接；
待砂浆凝固后进行隧道扩挖，将扩挖的新初支结构与各锚固筋对应连接；
待新初支结构封闭成环后向施工面喷回填料，完成隧道的扩挖。
根据本发明提供的一种隧道扩挖方法，钻孔的孔径大于所述锚固筋的直径，钻孔的深度大于所述锚固筋的长度。
根据本发明提供的一种隧道扩挖方法，砂浆的填充深度大于原始初支结构的安装深度且小于所述锚固筋的长度。
本发明提供的隧道扩挖连接装置，以连接板与锚固筋作为隧道扩挖后受力荷载转化的传递节点，采用钻孔植筋的改造方式，避免了传统逐榀风镐破除原始初支结构再进行二次连接的方式，可多榀连续施工，提升了施工工效，同时对既有初支结构的受力影响较小，降低了施工风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，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是本发明提供的隧道扩挖连接装置的安装结构示意图；
图2是图1的俯视图结构示意图；
图3是本发明提供的隧道扩挖方法的流程图。
附图标记：
1：隧道扩挖连接装置；2：连接板；3：锚固筋；
4：加强板；5：U型加强筋；6：保护套；
100：原始初支结构； 200：扩挖假拱初支结构；300：新初支结构。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。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。
下面结合图1-图3描述本发明提供的隧道扩挖连接装置1和隧道扩挖方法。
如前所述，由于隧道使用功能变更，暗挖隧道扩挖在工程中经常发生，为满足初支结构受力合理稳定的要求，需要对既有初支结构进行改造，但既有初支结构通常没有预留节点板连接装置，因此在隧道扩挖的过程中需要使用逐榀风镐破除原始初支结构再进行二次连接的方式，对原始初支结构的受力影响较大，且存在较大的施工风险。
鉴于此，本发明提供了一种隧道扩挖连接装置1，隧道扩挖连接装置1用于连接隧道扩挖前的原始初支结构100、扩挖假拱初支结构200以及隧道扩挖后的新初支结构300，隧道扩挖连接装置1包括：连接板2，以及，多个锚固筋3，设于连接板2上；其中，连接板2用于与扩挖假拱初支结构200连接，各锚固筋3远离连接板2的一端用于通过隧道钻孔的方式伸入原始初支结构100内、且新初支结构300与至少部分所述锚固筋3连接。
需要说明的是，锚固筋3可以采用螺栓连接等可拆卸连接的方式与连接板2固定，也可采用焊接的方式与连接板2固定，本发明对此并不加以限定，在本实施例中采取焊接的方式，现在连接板2上对应开孔，在将锚固筋3对应伸入孔内进行焊接，如此锚固筋3与连接板2连接更加紧密，有利于提高施工稳定性。
在实际施工过程中，首先需要根据隧道原始初支结构100设计图确定隧道扩挖连接装置1的基本参数，例如连接板2上需要开孔用于与扩挖假拱初支结构200焊接，连接板2的厚度以及锚固筋3的直径不能低于原始初支结构100的相关参数，锚固筋3的长度需要超过原始初支结构100的厚度又要具有足够的连接施工空间等等。隧道扩挖连接装置1的使用方法将结合下文的隧道扩挖方法加以说明。
本发明提供的隧道扩挖连接装置1，以连接板2与锚固筋3作为隧道扩挖后受力荷载转化的传递节点，采用钻孔植筋的改造方式，避免了传统逐榀风镐破除原始初支结构100再进行二次连接的方式，可多榀连续施工，提升了施工工效，同时对原始初支结构100的受力影响较小，降低了施工风险。
由于连接板2需要与扩挖假拱初支结构200连接、且连接板2在隧道扩挖时需要承担土层的荷载，因此需要对连接板2的强度进行加强，提高连接板2的承载能力。在本发明提供的技术方案中，连接板2上还设有多个加强板4，加强板4分设于连接板2的周侧；加强板4均包括横板以及设于横板上的竖板，横板与连接板2平行设置，竖板与连接板2垂直设置。请参阅图1-图2，在本发明提供的技术方案中，加强板4由侧视为L型，加强板4设为两个，两个加强板4分设于连接板2在长度方向上呈相对设置的两端，锚固筋3均位于两个加强板4的中间。横板加强了连接板2在横向上的强度，竖板加强了连接板2在纵向上的强度，能够显著提高连接板2的载重能力。
在本发明提供的技术方案中，各横板与对应的各竖板一体成型设置，如此方便安装的同时也提高了加强板4的强度。在本实施例中，加强板4设为角钢，角钢与连接板2之间采用三面围焊的方式，在进行隧道扩挖连接装置1的安装时，角钢也可以起到与扩挖假拱初支结构200连接的作用，一般情况下是采用螺栓连接，因此在角钢上也可以开设安装孔，用于后续的安装工序。
由于锚固筋3需要伸入隧道土层中，承担土层的荷载，在本发明提供的技术方案中，每相邻的两个锚固筋3之间均设有U型加强筋5。一般情况来说，锚固筋3为方阵排列的，例如矩形或者方形，如此锚固筋3在安装时结构会更加稳定，且锚固筋3之间的压力承担也较为均匀。比如在本实施例中的，锚固筋3包括四个，四个锚固筋3矩形分布于连接板2，相邻的每两个锚固筋3中间焊接有U型加强筋5。U型加强筋5的底边用于与连接板2相连，U型加强筋5的两侧边用于与两个锚固筋3连接，如此使得各锚固筋3形成一个整体，能够更加均匀且稳定的承担土层的荷载。当然在实际应用中，加强筋也可以选用横筋、竖筋等，本发明对此并不加以限定，加强筋的数量也不仅限于四个，八个或者十个均可，具体可以根据实际施工情况加以设计以及调整。
如前所述，会在隧道需要扩挖的隧道面上钻孔，将锚固筋3伸入钻孔中，为了对锚固筋3起到保护作用，方便后续的回收利用，在本发明提供的技术方案中，各锚固筋3的端部均设有保护套6。保护套6可以是塑料保护套或者不锈钢保护套，主要是对锚固筋3的端部起到一定的保护作用，防止腐蚀损伤等。保护套6的长度不宜过长，一般为锚固筋3长度的十分之一，具体可以根据实际应用中锚固筋3的实际长度设计，本发明对此并不加以限定。
下面介绍本发明提供的隧道扩挖方法，该隧道扩挖方法应用上述的隧道扩挖连接装置1，本发明提供的隧道扩挖方法和隧道扩挖连接装置1可相互参照。
请参阅图3，本发明提供的隧道扩挖方法包括：
S100、使用钢筋探测仪器探测已开挖隧道的原始初支结构的钢筋位置，定位并标记所述原始初支结构的主钢筋位置；
S200、避开所述原始初支结构的主钢筋位置，根据施工需求，在需要扩挖的隧道面进行多次钻孔；
S300、将隧道扩挖连接装置的锚固筋对应插入钻孔内，并在钻孔处填充砂浆，再将隧道扩挖连接装置的连接板与扩挖假拱初支结构连接；
S400、待砂浆凝固后进行隧道扩挖，将扩挖的新初支结构与各锚固筋对应连接；
S500、待新初支结构封闭成环后向施工面喷回填料，完成隧道的扩挖。
需要说明的是，在进行隧道扩挖之前，需要对隧道扩挖连接装置的相关参数进行设计，使其满足施工参数的需求。在隧道的扩挖过程中，由于隧道面较大，需要使用到一定量的隧道扩挖连接装置，因此也要对隧道扩挖连接装置的数量进行确定，待准备工作完成后才可以进行扩挖。
在扩挖的初始阶段，需要对隧道扩挖连接装置的位置进行确认，首先连接板需要与扩挖假拱初支结构进行连接，其次锚固筋需要钻孔伸入土层内。需要注意的是，钻孔位置需要避开原始初支结构的主钢筋，防止损害原始初支结构，造成隧道塌陷引发事故；孔道需要伸入原始初支结构的结构缝隙里，可以参阅图1-图3，如此锚固筋便会与原始初支结构交叉互补，以形成更加稳定的固定效果。需要说明的是，钻孔是在隧道土层上进行的，技术人员可以使用电钻进行钻孔或者其它设备进行钻孔，本发明对此并不加以限定。
具体地，钻孔的孔径大于锚固筋的直径，如此锚固筋可以方面的插入钻孔形成的孔道内，钻孔的深度大于锚固筋的长度，给予锚固筋足够的安装空间。
进一步地，当锚固筋安装完成后需要填充砂浆以对锚固筋和土层进行固定，需要注意的是，砂浆的填充深度大于原始初支结构的安装深度且小于锚固筋的长度，如此既能达到锚固筋与土层良好的固定连接作用，也能方便后续对锚固筋与扩挖的新初支结构的连接。
最后需要说明的是，当隧道扩挖连接装置均安装完毕后，可以进行新初支结构的安装，一方面隧道扩挖连接装置的连接板以及锚固筋可以作用受力支点，传递土层荷载；另一方面新初支结构也可以与锚固筋连接，无需对原始初支结构进行破坏，十分安全快捷。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种隧道扩挖连接装置，用于连接隧道扩挖前的原始初支结构、扩挖假拱初支结构以及隧道扩挖后的新初支结构，其特征在于，所述隧道扩挖连接装置包括：
连接板，以及，
多个锚固筋，设于所述连接板上；
其中，所述连接板用于与扩挖假拱初支结构连接，各所述锚固筋远离所述连接板的一端用于通过隧道钻孔的方式伸入原始初支结构内、且新初支结构与至少部分所述锚固筋连接，所述钻孔避开所述原始初支结构的主钢筋位置；
所述连接板上还设有多个加强板，所述加强板分设于所述连接板的周侧，所述锚固筋位于两个所述加强板的中间，所述锚固筋与原始初支结构交叉互补；所述加强板均包括横板以及设于所述横板上的竖板，所述横板与所述连接板平行设置，所述竖板与所述连接板垂直设置。
2.根据权利要求1所述的隧道扩挖连接装置，其特征在于，各所述横板与对应的各所述竖板一体成型设置。
3.根据权利要求1所述的隧道扩挖连接装置，其特征在于，每相邻的两个所述锚固筋之间均设有U型加强筋。
4.根据权利要求3所述的隧道扩挖连接装置，其特征在于，所述锚固筋包括四个，四个所述锚固筋矩形分布于所述连接板。
5.根据权利要求4所述的隧道扩挖连接装置，其特征在于，各所述锚固筋的端部均设有保护套。
6.一种隧道扩挖方法，应用如权利要求1-5任一项所述的隧道扩挖连接装置，其特征在于，所述隧道扩挖方法包括：
使用钢筋探测仪器探测已开挖隧道的原始初支结构的钢筋位置，定位并标记所述原始初支结构的主钢筋位置；
避开所述原始初支结构的主钢筋位置，根据施工需求，在需要扩挖的隧道面进行多次钻孔；
将隧道扩挖连接装置的锚固筋对应插入钻孔内，并在钻孔处填充砂浆，再将隧道扩挖连接装置的连接板与扩挖假拱初支结构连接；
待砂浆凝固后进行隧道扩挖，将扩挖的新初支结构与各锚固筋对应连接；
待新初支结构封闭成环后向施工面喷回填料，完成隧道的扩挖。
7.根据权利要求6所述的隧道扩挖方法，其特征在于，钻孔的孔径大于所述锚固筋的直径，钻孔的深度大于所述锚固筋的长度。
8.根据权利要求6所述的隧道扩挖方法，其特征在于，砂浆的填充深度大于原始初支结构的安装深度且小于所述锚固筋的长度。
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