CN114320349A - 一种公路隧道初期支护结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种公路隧道初期支护结构及施工方法，包括多个沿隧道纵向设置的钢筋混凝土拱架，钢筋混凝土拱架内弧面的两个边缘处开设有搭接槽，相邻钢筋混凝土拱架之间通过搭接槽搭接固定有钢筋混凝土叠合板，相邻两个钢筋混凝土拱架与对应搭接的钢筋混凝土叠合板的外弧面之间形成浇注空间，浇注空间内设有混凝土填充结构，钢筋混凝土叠合板的内弧面与钢筋混凝土拱架的内弧面相平齐，本发明的初期支护结构施工速度快。

Description

一种公路隧道初期支护结构及施工方法

技术领域

本发明涉及隧道初期支护技术领域，具体涉及一种公路隧道初期支护结构及施工方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

传统隧道初期支护结构常采用格栅拱架或工子钢架作为骨架结构，骨架之间沿围岩面铺设钢筋网，然后喷射混凝土完成隧道初期支护。发明人发现，对于钢筋格栅支护的施工方法而言，需要现场进行钢筋格栅的布设以及喷射混凝土，施工进度较慢，且施工技术要求高。格栅拱架或工字钢架的韧性好，但抗压强度不够，在软弱围岩地段需要很大的用钢量才能满足初期支护强度的需要。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种公路隧道初期支护结构，施工速度快，支护强度高。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的实施例提供了一种公路隧道初期支护结构，包括多个沿隧道纵向设置的钢筋混凝土拱架，钢筋混凝土拱架内弧面的两个边缘处开设有搭接槽，相邻钢筋混凝土拱架之间通过搭接槽搭接固定有钢筋混凝土叠合板，相邻两个钢筋混凝土拱架与对应搭接的钢筋混凝土叠合板的外弧面之间形成浇注空间，浇注空间内设有混凝土填充结构，钢筋混凝土叠合板的内弧面与钢筋混凝土拱架的内弧面相平齐。

可选的，所述钢筋混凝土拱架包括第一拱架部，第一拱架部的外弧面能够与围岩贴合，其内弧面的中部位置垂直设置有第二拱架部，第二拱架部两侧形成搭接槽。

可选的，所述钢筋混凝土拱架穿过有多个锚固连接件，所述锚固连接件能够插入围岩中对钢筋混凝土拱架进行固定。

可选的，相邻钢筋混凝土拱架之间的距离为80cm-150cm。

可选的，所述钢筋混凝土拱架由多个节段拼接构成，相邻节段通过第一连接件固定。

可选的，所述钢筋混凝土拱架包括仰拱节段、左边墙节段、右边墙节段及拱顶节段，仰拱节段的一端与左边墙节段的底端固定，另一端与右边墙节段的底端固定，左边墙节段顶端与拱顶节段的一端固定，拱顶节段的另一端与右边墙节段的顶端固定。

可选的，所述第一连接件采用套管或法兰。

可选的，所述钢筋混凝土叠合板由多个叠合板段拼接构成，相邻叠合板段通过第二连接件固定，叠合板段通过第三连接件与钢筋混凝土拱架固定。

可选的，所述钢筋混凝土叠合板设置有注浆孔。

第二方面，本发明的实施例提供了第一方面所述的公路隧道支护结构的施工方法，包括以下步骤：

在隧道围岩表面预留锚固连接件并初喷混凝土；

沿隧道纵向安装多个钢筋混凝土拱架，并利用锚固连接件将钢筋混凝土拱架固定且钢筋混凝土拱架的外弧面贴合围岩表面；

在相邻钢筋混凝土拱架之间搭接钢筋混凝土叠合板，并将钢筋混凝土叠合板与钢筋混凝土拱架固定，相邻钢筋混凝土拱架及对应搭接的钢筋混凝土叠合板的外弧面与围岩之间形成浇注空间；

在浇注空间内浇注混凝土填充结构，混凝土填充结构与钢筋混凝土拱架及钢筋混凝土叠合板共同构成隧道的初期支护结构。

上述本发明的有益效果如下：

1.本发明的初期支护结构，采用钢筋混凝土拱架、钢筋混凝土叠合板构成，钢筋混凝土拱架和钢筋混凝土采用混凝土包裹钢筋制作而成，弥补格栅拱架抗压强度弱等缺点，钢筋混凝土拱架优越的工程性能，同时具有抗腐蚀强、安装简易等优点，利用钢筋混凝土拱架作为骨架的初期支护，不仅能够降低用钢量，而且初期支护结构的刚度更大。利用钢筋混凝土叠合板取代钢筋网，无需等待喷射混凝土的养护时间，施工速度更快。

2.本发明的初期支护结构，钢筋混凝土拱架和钢筋混凝土叠合板均由多个部分拼接构成，方便预先预制，可以适用不同隧道断面尺寸，将预制好的钢筋混凝土拱架和叠合板运输至施工现场进行拼装，大大缩短了施工周期。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1是本发明实施例1整体结构示意图；

图2是本发明实施例1钢筋混凝土拱架整体结构剖视图；

图3是本发明实施例1钢筋混凝土拱架的节段整体结构示意图；

图4是本发明实施例1钢筋混凝土拱架的节段俯视图；

图5是本发明实施例1套管结构示意图；

图6是本发明实施例1插接部结构示意图；

图7是本发明实施例1钢筋混凝土叠合板的叠合板部结构示意图；

图8是本发明实施例1钢筋混凝土叠合板与钢筋混凝土拱架装配示意图；

图9是本发明实施例2施工完成后的隧道断面示意图；

图10为本发明实施例2第一套管部结构示意图；

图11为本发明实施例2第二套管部结构示意图；

其中，1.钢筋混凝土拱架，1-1.第一拱架部，1-2.第二拱架部，1-3.孔洞，2.钢筋混凝土叠合板，3.安装孔，4.锚固连接件，5.初喷混凝土层，6.螺栓孔，7.高强度螺栓，8.仰拱节段，9.左边墙节段，10.右边墙节段，11.拱顶节段，12.套管，12-1.第一套管部，12-2.第二套管部，13.插接部，14.螺栓杆孔洞，15.注浆孔。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种公路隧道初期支护结构，如图1所示，包括钢筋混凝土拱架1、钢筋混凝土叠合板2，包括多个钢筋混凝土拱架1用于沿隧道纵向分布，所述钢筋混凝土拱架1的外弧面能够与隧道的围岩表面贴合，起到支护作用，为了保证支护强度，相邻钢筋混凝土拱架1之间的距离为80cm-150cm，优选为90cm，具体参数取决于隧道围岩的类型，根据计算或工程类比法确定。钢筋混凝土拱架1内部布置纵向钢筋和环形钢筋，其沿隧道纵向的宽度为20cm-30cm，优选为25cm，厚度为20cm-30cm，优选为25cm，可以理解的是，本领域技术人员可根据实际需要设置钢筋混凝土拱架1的尺寸，钢筋混凝土拱架1在工厂内预制而成，使用时运输至施工现场。

所述钢筋混凝土拱架1内弧面的两个边缘处开设有搭接槽，相邻钢筋混凝土拱架1之间能够通过搭接槽搭接固定钢筋混凝土叠合板2。

如图2-图4所示，本实施例中，所述钢筋混凝土拱架1的截面为T型，因此，所述钢筋混凝土拱架1包括第一拱架部1-1，所述第一拱架部1-1的外弧面能够贴合围岩表面，其内弧面中部位置固定有第二拱架部1-2。

本实施例中，所述第二拱架部1-2沿隧道纵向的尺寸为3cm，厚度为10cm。

所述第二拱架部1-2上开设有多个安装孔3，相应的，所述钢筋混凝土叠合板2上开设有多个配套使用的螺栓孔6和螺栓杆孔洞14，螺栓孔6和螺栓杆孔洞14相互连通，第二拱架部1-2通过安装孔3、螺栓孔6、螺栓杆孔洞14和第三连接件与钢筋混凝土叠合板2固定连接，优选的，所述第三连接件采用高强度螺栓7。

具体的，所述钢筋混凝土叠合板2的外弧面端部搭接在搭接槽的位于第一拱架部部1-1的槽面上，所述钢筋混凝土叠合板2的端面与第二拱架部的端面贴合，并通过高强度螺栓7和安装孔与第二拱架部1-2固定连接。

所述钢筋混凝土叠合板2的厚度为10cm，与第二拱架部1-2的厚度相同，使得钢筋混凝土叠合板2搭接在相邻钢筋混凝土拱架1之间后，钢筋混凝土拱架1的内弧面与钢筋混凝土叠合板2的内弧面相平齐。

为了方便钢筋混凝土拱架1的预制和施工，所述钢筋混凝土拱架1采用多个节段拼接构成。

优选的，所述钢筋混凝土拱架1由仰拱节段8、左边墙节段9、右边墙节段10和拱顶节段11拼接构成。根据隧道围岩级别确定拱架内部纵向钢筋和环向钢筋数量，在模板内分段浇筑成型。

所述仰拱节段8的一端与左边墙节段9底端拼接固定，仰拱节段8的另一端与右边墙节段10的底端拼接固定，所述拱顶节段11的一端与左边墙节段9的顶端拼接固定，拱顶节段11的另一端与右边墙节段10的顶端拼接固定。仰拱节段8、左边墙节段9、右边墙节段10和拱顶节段11共同构成与隧道形状相匹配的钢筋混凝土拱架1，钢筋混凝土拱架1的外侧面贴合围岩表面。

如图5-图6所示，相邻节段通过套管或法兰拼接固定，本实施例中，相邻节段采用套管12拼接，所述套管12采用T型管，套管采用钢材质制成，壁厚2cm-4cm，所述节段的端部设有与所述套管12相匹配的插接部13，节段通过插接部13插入套管12中，插入后套管12的外表面与节段的外表面相平齐，使得每榀钢筋混凝土拱架1的表面为光滑的曲面。

如图7-图8所示，所述钢筋混凝土叠合板2分四片预制，即钢筋混凝土叠合板由四个叠合板段拼接构成，钢筋混凝土叠合板2厚度为10cm，长度和宽度根据每榀拱架间距及隧道断面尺寸大小预制，每片叠合板上部预留注浆孔15。

相邻叠合板段通过第二连接件连接固定，优选的，所述第二连接件采用高强度螺栓，叠合板段的两端设有配套使用的螺栓孔和螺栓杆孔，相邻叠合板段通过螺栓孔、螺栓杆孔和高强度螺栓固定连接。

所述初期支护结构还包括锚固连接件4，钢筋混凝土拱架1穿过有多个锚固连接件4，所述锚固连接件4插入围岩中，对钢筋混凝土拱架1进行固定，使得钢筋混凝土拱架1外弧面贴合围岩表面。

钢筋混凝土拱架1与钢筋混凝土叠合板安装完成后，相邻两个钢筋混凝土拱架1及其对应搭接的钢筋混凝土叠合板2的外弧面之间能够与围岩表面形成浇注空间，浇注空间内设置有混凝土填充结构，混凝土填充结构采用高强混凝土浇注而成，通过锚固连接件4和钢筋混凝土叠合板2的注浆一体固定好钢筋混凝土拱架1，钢筋混凝土拱架1、钢筋混凝土叠合板2及混凝土填充结构共同构成隧道的初期支护结构。

本实施例中，钢筋混凝土拱架1和钢筋混凝土叠合板2的尺寸均可根据隧道断面尺寸的变化进行调整，以适应不同隧道断面的需求。

本实施例的初期支护结构，采用钢筋混凝土拱架1、钢筋混凝土叠合板2构成，钢筋混凝土拱架1和钢筋混凝土叠合板2采用混凝土包裹钢筋制作而成，弥补格栅拱架抗压强度弱等缺点，钢筋混凝土拱架优越的工程性能，同时具有抗腐蚀强、安装简易等优点，利用钢筋混凝土拱架作为骨架的初期支护，不仅能够降低用钢量，而且初期支护结构的刚度更大。

实施例2：

本实施例提供了实施例1所述的公路隧道初期支护结构的施工方法，如图9所示，包括以下步骤：

步骤1：首先在隧道外根据隧道内净空尺寸以及初喷混凝土层5厚度拟定钢筋混凝土拱架1和钢筋混凝土叠合板2的尺寸，分段预制钢筋混凝土拱架1和分片预制钢筋混凝土叠合板2，第二拱架部1-2预留安装孔3，用作钢筋混凝土拱架1与钢筋混凝土叠合板2之间的连接。

步骤2：隧道开挖清渣后，根据测量尺寸在围岩中施工锚固连接件4，并初喷混凝土形成初喷混凝土层5，将预制好的钢筋混凝土拱架1和钢筋混凝土叠合板2运至施工现场进行拼装。

钢筋混凝土拱架1的拼装方法为：先安装钢筋混凝土拱架1中的仰拱节段8，再安装左边墙节段9，再安装右边墙节段10，最后安装拱顶节段11，本实施例中，仰拱节段8和左边墙节段9之间的套管12为一体式结构，仰拱节段8和右边墙节段10之间的套管为一体式结构，拱顶节段11和左边墙节段9、右边墙节段10之间的套管为分体式结构，如图10-图11所示，包括U型的第一套管部12-1和第二套管部12-2，第二套管部12-2的两个端部设有与90°折弯，以使得第一套管部12-1和第二套管部12-2结合后能够形成与插接部相匹配的T型结构，使用时，先将第一套管部12-1与拱顶节段11一端、左边墙节段9的插接部、拱顶节段11的另一端、右边墙节段10的外侧面贴合，然后将第二套管部12-2贴在插接部的内侧面，使得插接部位于第一套管部12-1和第二套管部12-2形成的T型结构中，然后将第一套管部12-1和第二套管部12-2焊接固定。

拱顶节段拼装好的钢筋混凝土拱架1通过锚固连接件4紧贴围岩表面固定在设计位置。钢筋混凝土拱架上预留锚固连接件4穿过的孔洞1-3。

采用相同的方法依次拼装施工段沿隧道纵向分布的多个钢筋混凝土拱架1。

步骤3：钢筋混凝土拱架1安装完成后，在每榀钢筋混凝土拱架1之间安装钢筋混凝土叠合板2，具体安装方法为：首先安装仰拱节段8之间的叠合板部，然后安装左边墙节段9之间的叠合板部，然后安装右边墙节段10之间的叠合板部，最后再安装拱顶节段之间的叠合板部。相邻叠合板部之间通过高强度螺栓进行固定连接，叠合板部与对应的节段通过高强度螺栓连接固定。

步骤4：通过钢筋混凝土叠合板2预留的注浆孔15对相邻钢筋混凝土拱架1及其对应的钢筋混凝土叠合板2外弧面与围岩表面之间的浇注空间注入高强混凝土，形成混凝土填充结构。浇注采用由低到高的原则，先浇注仰拱部分，再浇注边墙部分，最后浇注拱顶部分，两个边墙部分同时对称浇注，避免两侧荷载不对称，混凝土浇筑完毕后封闭注浆孔15，使隧道初喷混凝土层5、钢筋混凝土叠合板2、钢筋混凝土拱架1成为一个整体，依靠锚固连接件4与钢筋混凝土叠合板2内侧注入高强混凝土一起固定好钢筋混凝土拱架1，完成隧道初期支护结构。

步骤5：当前施工段初期支护结构施工完成后，施工下一段隧道的初期支护结构，直至整个隧道的初期支护结构施工完成。

本实施例的施工方法，利用钢筋混凝土拱架1、钢筋混凝土叠合板2的形状方便预先预制的优点，可以适用不同隧道断面尺寸，将预制好的钢筋混凝土拱架1和钢筋混凝土叠合板2运输至施工现场进行拼装，大大缩短了施工周期。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种公路隧道初期支护结构，其特征在于，包括多个沿隧道纵向设置的钢筋混凝土拱架，钢筋混凝土拱架内弧面的两个边缘处开设有搭接槽，相邻钢筋混凝土拱架之间通过搭接槽搭接固定有钢筋混凝土叠合板，相邻两个钢筋混凝土拱架与对应搭接的钢筋混凝土叠合板的外弧面之间形成浇注空间，浇注空间内设有混凝土填充结构，钢筋混凝土叠合板的内弧面与钢筋混凝土拱架的内弧面相平齐。

2.如权利要求1所述的一种公路隧道初期支护结构，其特征在于，所述钢筋混凝土拱架包括第一拱架部，第一拱架部的外弧面能够与围岩贴合，其内弧面的中部位置垂直设置有第二拱架部，第二拱架部两侧形成搭接槽。

3.如权利要求1所述的一种公路隧道初期支护结构，其特征在于，所述钢筋混凝土拱架穿过有多个锚固连接件，所述锚固连接件能够插入围岩中对钢筋混凝土拱架进行固定。

4.如权利要求1所述的一种公路隧道初期支护结构，其特征在于，相邻钢筋混凝土拱架之间的距离为80cm-150cm。

5.如权利要求1所述的一种公路隧道初期支护结构，其特征在于，所述钢筋混凝土拱架由多个节段拼接构成，相邻节段通过第一连接件固定。

6.如权利要求5所述的一种公路隧道初期支护结构，其特征在于，所述钢筋混凝土拱架包括仰拱节段、左边墙节段、右边墙节段及拱顶节段，仰拱节段的一端与左边墙节段的底端固定，另一端与右边墙节段的底端固定，左边墙节段顶端与拱顶节段的一端固定，拱顶节段的另一端与右边墙节段的顶端固定。

7.如权利要求6所述的一种公路隧道初期支护结构，其特征在于，所述第一连接件采用套管或法兰。

8.如权利要求1所述的一种公路隧道初期支护结构，其特征在于，所述钢筋混凝土叠合板由多个叠合板段拼接构成，相邻叠合板段通过第二连接件固定，叠合板段通过第三连接件与钢筋混凝土拱架固定。

9.如权利要求1所述的一种公路隧道初期支护结构，其特征在于，所述钢筋混凝土叠合板设置有注浆孔。

10.一种权利要求1-9任一项所述的公路隧道初期支护结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

在隧道围岩表面预留锚固连接件并初喷混凝土；

沿隧道纵向安装多个钢筋混凝土拱架，并利用锚固连接件将钢筋混凝土拱架固定且钢筋混凝土拱架的外弧面贴合围岩表面；

在相邻钢筋混凝土拱架之间搭接钢筋混凝土叠合板，并将钢筋混凝土叠合板与钢筋混凝土拱架固定，相邻钢筋混凝土拱架及对应搭接的钢筋混凝土叠合板的外弧面与围岩之间形成浇注空间；

在浇注空间内浇注混凝土填充结构，混凝土填充结构与钢筋混凝土拱架及钢筋混凝土叠合板共同构成隧道的初期支护结构。

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