CN114961780A - 一种隧道临时支撑结构及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种隧道临时支撑结构及其使用方法，其中，隧道临时支撑结构包括沿隧道的延伸方向紧邻排布的多组支撑单元，每组支撑单元包括拼接固定板组件、抵靠在拼接固定板组件上方的上砼垫板以及顶靠在拼接固定板组件下方的下砼垫板。在拼接固定板组件的顶部内设有能向上伸出并顶靠在上砼垫板上的多个上调节杆，在拼接固定板组件的底部内设有能向下伸出并抵靠在下砼垫板上的多个下调节杆。在上砼垫板顶面设有向上伸出的多个上钢筋，在下砼垫板底面设有向下伸出的多个下钢筋。本发明能够在较短时间内对隧道开挖部分进行临时支护，且易于拆除，能够有效解决传统临时支撑施工周期长、建材耗费巨大且难以回收等问题。

Description

一种隧道临时支撑结构及其使用方法

技术领域

本发明是关于建筑结构技术领域，尤其涉及一种隧道临时支撑结构及其使用方法。

背景技术

随着国家交通网络的逐步完善，隧道建设得到越来越广泛的应用。在隧道建设过程中，大断面逐渐成为隧道工程发展的一个趋势。在大断面隧道开挖时，由于隧道横断面过大，往往很难一次成型。考虑围岩性质的不稳定性，则需要采用分部开挖的方式进行作业。但无论是单侧导坑法、双侧导坑法，还是CD法(中隔壁法)、CRD法(交叉中隔壁法)等，都需要对掌子面范围内待开挖土体采取一定的加固措施，以防止在隧道开挖时发生局部坍塌。因此，在隧道掌子面分部开挖时，对导坑的待开挖土体侧壁往往需要设置临时支撑结构。

传统的隧道临时支撑结构采用钢筋网喷射混凝土的方式进行支护，待衬砌和围岩趋于稳定后再行拆除。这种施工方法，虽然相对简单，但材料耗费较大且不可回收，随着隧道施工的不断推进，又极易发展成大量的建筑垃圾。此外，此种临时支撑结构需要在混凝土内部充分反应，待水泥固化后才能正常发挥作用，对施工效率也有一定影响。考虑后期土体开挖，这种临时支撑结构在待开挖土体中往往残留有小型锚杆，对后期土体开挖也会造成一定干扰。

当前我国日益重视环境保护和绿色发展，在隧道工程中尤其需要注意改善隧道施工的各种技术，减少施工垃圾的产生。目前虽然也出现一些可拆卸隧道临时支撑结构，但是普遍存在如下缺点：(1)现有技术只考虑了隧道全断面开挖条件下的临时支撑体系，对于分部开挖的适用性不强；(2)现有技术对隧道施工面的占有率过高，无法实现在隧道施工期间即时加固；(3)现有技术的服务对象相对较小，对超大断面隧道的施工过程适应性较差，不能很好地辅助超大断面隧道的分部开挖过程。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种隧道临时支撑结构及其使用方法，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道临时支撑结构及其使用方法，能够在较短时间内对隧道开挖部分进行临时支护，且易于拆除，能够有效解决传统临时支撑施工周期长、建材耗费巨大且难以回收等问题。

本发明的目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供了一种隧道临时支撑结构，包括沿隧道的延伸方向紧邻排布的多组支撑单元；每组支撑单元包括拼接固定板组件、抵靠在拼接固定板组件上方的上砼垫板以及顶靠在拼接固定板组件下方的下砼垫板，在拼接固定板组件的顶部内设有能向上伸出并顶靠在上砼垫板上的多个上调节杆，在拼接固定板组件的底部内设有能向下伸出并抵靠在下砼垫板上的多个下调节杆；在上砼垫板顶面设有向上伸出的多个上钢筋，在下砼垫板底面设有向下伸出的多个下钢筋。

在本发明的一较佳实施方式中，每组支撑单元中的拼接固定板组件包括从上至下紧邻排布的多个外接板、从上至下紧邻排布且与各外接板的板面对齐设置的多个内接板、从上至下紧邻排布并夹设在各外接板和内接板之间的多个中支撑板、夹设在顶部的外接板和内接板之间并抵靠在顶部的中支撑板上方的上压板以及夹设在底部的外接板和内接板之间并抵靠在底部的中支撑板下方的下压板；各外接板与对应的中支撑板和对应的内接板之间、上压板与顶部的外接板和内接板之间以及下压板与底部的外接板和内接板之间均通过多个固定件能拆卸地固定连接；各外接板的外侧用于抵靠在隧道的导坑内壁上，各中支撑板与各外接板的板面从上至下均错开设置；各上调节杆均设在上压板内，各下调节杆均设在下压板内；上砼垫板抵靠在上压板、顶部的外接板和顶部的内接板上方，下砼垫板顶靠在下压板、底部的外接板和底部的内接板下方。

在本发明的一较佳实施方式中，在上砼垫板上对应各上调节杆的位置开设有多个上透孔，各上调节杆能伸入对应的上透孔中；在下砼垫板上对应各下调节杆的位置开设有多个下透孔，各下调节杆能伸入对应的下透孔中。

在本发明的一较佳实施方式中，在各上透孔中均能滑动地插设有上砼柱，在各下透孔中均能滑动地插设有下砼柱。

在本发明的一较佳实施方式中，在上砼垫板与上压板之间夹设有上橡胶垫片，并在上橡胶垫片上对应各上调节杆的位置开设有多个上通孔；在下砼垫板与下压板之间夹设有下橡胶垫片，并在下橡胶垫片上对应各下调节杆的位置开设有多个下通孔。

在本发明的一较佳实施方式中，在上砼垫板的顶面对应各上钢筋的位置设有上现浇混凝土层，在下砼垫板的底面对应各下钢筋的位置设有下现浇混凝土层。

在本发明的一较佳实施方式中，外接板、内接板、中支撑板、上压板、下压板、上砼垫板以及下砼垫板均为弧形板。

在本发明的一较佳实施方式中，在上压板内设有贯穿其顶面和底面的多个上螺纹孔，各上调节杆均为上旋动螺杆并分别插设在对应的上螺纹孔中，在上压板背对外接板的侧面上开设有分别与各上螺纹孔连通的多个上作业窗口；在下压板内设有贯穿其顶面和底面的多个下螺纹孔，各下调节杆均为下旋动螺杆并分别插设在对应的下螺纹孔中，在下压板背对外接板的侧面上开设有分别与各下螺纹孔连通的多个下作业窗口；在各内接板上均开设有一镂空孔，且顶部的内接板上的镂空孔能与各上作业窗口均连通，底部的内接板上的镂空孔能与各下作业窗口均连通。

在本发明的一较佳实施方式中，固定件为固设在外接板上且杆体朝向内接板的反向螺杆，反向螺杆依次穿过上压板和顶部的内接板、依次穿过各中支撑板和对应的内接板或者依次穿过下压板和底部的内接板并通过螺母连接。

在本发明的一较佳实施方式中，拼接固定板组件上还能拆卸地固定插设有多个连接件，各连接件的外侧端均伸出拼接固定板组件的外侧并与锚杆件、封闭件或者水平支撑管能拆卸地固定连接。

在本发明的一较佳实施方式中，连接件为套筒结构，在套筒结构的内侧端向外凸出形成凸环，凸环通过多个螺栓与拼接固定板组件连接。

在本发明的一较佳实施方式中，套筒结构的外侧端与锚杆件的端部螺纹连接，各锚杆件用于插设在待开挖土体上开设的对应的槽孔中。

在本发明的一较佳实施方式中，封闭件为一端开口的筒体结构，筒体结构的开口端与套筒结构的外侧端螺纹连接。

在本发明的一较佳实施方式中，套筒结构的外侧端螺纹连接有转接弯管，转接弯管与水平支撑管的端部螺纹连接。

在本发明的一较佳实施方式中，中支撑板的板面与对应的外接板的板面沿隧道的延伸方向对齐设置；或者

中支撑板的板面与对应的外接板的板面沿隧道的延伸方向错位设置，且多组支撑单元中，每组支撑单元中的中支撑板的一部分均夹设在相邻的支撑单元的外接板和内接板之间。

本发明还提供了一种上述的隧道临时支撑结构的使用方法，包括如下步骤：

S1、根据隧道的横截面形状和导坑法施工的开挖方式，制作相应尺寸的上砼垫板和上钢筋以及下砼垫板和下钢筋；

S2、将下砼垫板底部的各下钢筋插入导坑边角位置的已开挖土体底壁中，然后自下而上拼装固定形成拼装固定板组件；

S3、在拼装固定板组件顶部放置上砼垫板，并使得各上钢筋插入导坑边角位置的已开挖土体顶壁中；

S4、调节各上调节杆，使其向上伸出并挤压上砼垫板；调节各下调节杆，使其向下伸出并挤压下砼垫板；

S5、在隧道初衬稳定后，调节各上调节杆和各下调节杆均缩回拼装固定板组件内，然后自上而下拆卸拼装固定板组件，完成隧道临时支撑结构的拆除。

在本发明的一较佳实施方式中，在上砼垫板上开设的多个上透孔中能滑动地插设有多个上砼柱，在下砼垫板上开设的多个下透孔中能滑动地插设有多个下砼柱；在步骤S4中，各上调节杆向上伸出后插设在对应的上透孔中，推动对应的上砼柱向上伸出并插入已开挖土体顶壁中；各下调节杆向下伸出后插设在对应的下透孔中，推动对应的下砼柱向下伸出并插入已开挖土体底壁中。

在本发明的一较佳实施方式中，在步骤S2中，将各下钢筋的一部分插入已开挖土体底壁中，并在下砼垫板和已开挖土体底壁之间的下钢筋部分现浇混凝土，形成下现浇混凝土层；在步骤S3中，将各上钢筋的一部分插入已开挖土体顶壁中，并在上砼垫板和已开挖土体顶壁之间的上钢筋部分现浇混凝土，形成上现浇混凝土层。

在本发明的一较佳实施方式中，在步骤S1和步骤S2之间还包括如下步骤：

S15、确定多个锚杆件的排布情况，并对待开挖土体掏槽处理形成多个槽孔；

在步骤S2和步骤S3之间还包括如下步骤：

S25、将多个锚杆件的端部与对应的连接件的外侧端连接，将各连接件均插设固定在拼装固定板组件中，并使得各连接件的外侧端伸出拼装固定板组件的外侧，且各锚杆件均插设在对应的槽孔中；

在步骤S4和步骤S5之间还包括如下步骤：

S45、在开挖各锚杆件锚固区土体时，将相应的锚杆件与对应的连接件之间拆除，然后将部分连接件的外侧端均与一封闭件连接，另一部分连接件的外侧端均与一水平支撑管连接；

在步骤S5中，拆卸拼装固定板组件时，将各连接件、各封闭件以及各水平支撑管均拆卸。

由上所述，本发明通过拼接固定板组件的组装，可以实现整个支撑结构的快速组装。通过上砼垫板和下砼垫板与各钢筋的配合，针对不同隧道开挖尺寸均能够保证整个支撑结构与导坑的已开挖土体顶壁和底壁之间的稳定接触，并快速起到可靠传力的作用。同时，通过各调节杆的设置，能够对整个支撑结构施加预应力，实现支撑结构与围岩的牢固挤压，增大该支撑结构抵抗待开挖土体的侧向土压力的效果，提高了整个支撑结构的安全性和稳定性。另外，在拆除该支撑结构时，不仅拆除效率较高，且拼接固定板组件的各部件均可以重复利用，节省成本。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为本发明提供的隧道临时支撑结构在中支撑板采用第一种拼接方式的结构示意图。

图2：为本发明提供的在中支撑板采用第一种拼接方式时下砼垫板、底部的外接板、底部的内接板、底部的中支撑板与下压板之间拼装的立体图。

图3：为本发明提供的外接板的结构示意图。

图4：为本发明提供的外接板的侧视图。

图5：为本发明提供的中支撑板的结构示意图。

图6：为本发明提供的中支撑板的侧视图。

图7：为本发明提供的内接板的结构示意图。

图8：为本发明提供的内接板的侧视图。

图9：为发明提供的外接板与中支撑板采用第一种拼接方式时相配合的结构示意图。

图10：为本发明提供的上压板的结构示意图。

图11：为本发明提供的下压板的结构示意图。

图12：为本发明提供的下压板的立体剖面图。

图13：为本发明提供的下砼垫板的结构示意图。

图14：为本发明提供的下砼垫板的立体图。

图15：为本发明提供的连接件与锚杆件配合的结构示意图。

图16：为本发明提供的封闭件的结构示意图。

图17：为本发明提供的转接弯管的结构示意图。

图18：为本发明提供的水平支撑管的结构示意图。

图19：为本发明提供的采用双侧导坑法施工时两个隧道临时支撑结构中拆除锚杆件并连接上封闭件和水平支撑管后的结构示意图。

图20：为本发明提供的隧道临时支撑结构在中支撑板采用第二种拼接方式的结构示意图。

图21：为本发明提供的外接板的另一结构示意图。

图22：为本发明提供的中支撑板的另一结构示意图。

图23：为本发明提供的内接板的另一结构示意图。

图24：为发明提供的外接板与中支撑板采用第二种拼接方式时相配合的结构示意图。

图25：为本发明提供的上压板的另一结构示意图。

图26：为本发明提供的下压板的另一结构示意图。

附图标号说明：

100、隧道临时支撑结构；

1、外接板；

2、内接板；21、镂空孔；

3、中支撑板；

4、上压板；41、上调节杆；42、上螺纹孔；43、上作业窗口；

5、下压板；51、下调节杆；52、下螺纹孔；53、下作业窗口；

6、上砼垫板；61、上砼柱；62、上现浇混凝土层；

7、下砼垫板；71、下钢筋；72、下透孔；73、下砼柱；74、下现浇混凝土

层；75、下橡胶垫片；

8、固定件；81、安装孔；

9、连接件；901、凸环；902、穿孔；903、螺栓孔；

91、锚杆件；92、封闭件；93、转接弯管；94、水平支撑管。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1至图26所示，本实施例提供一种隧道临时支撑结构，包括沿隧道的延伸方向紧邻排布的多组支撑单元。每组支撑单元包括拼接固定板组件、抵靠在拼接固定板组件上方的上砼垫板6以及顶靠在拼接固定板组件下方的下砼垫板7，在拼接固定板组件的顶部内设有能向上伸出并顶靠在上砼垫板6上的多个上调节杆41，在拼接固定板组件的底部内设有能向下伸出并抵靠在下砼垫板7上的多个下调节杆51。在上砼垫板6顶面设有向上伸出的多个上钢筋，在下砼垫板7底面设有向下伸出的多个下钢筋71。

其中，整个隧道临时支撑结构100主要用于导坑法施工，整个导坑的顶面、底面以及其中一个侧面均为已开挖土体，另一个侧面为待开挖土体，该隧道临时支撑结构100设在导坑的待开挖土体侧壁上，以替代现有技术中采用钢筋网喷射混凝土的支护方式。

实际施工时，由于导坑的边角处基本都不平整，而且一般将拼接固定板组件中的各拼接板按照标准尺寸制作，并根据不同隧道尺寸选择拼接板的数量；应用在不同尺寸隧道开挖面时，在拼接完拼接固定板组件后，整个拼接固定板组件的顶部和底部与围岩基本均存在间隙，无法形成稳定传力。本实施例中通过上砼垫板6和下砼垫板7的设置，上砼垫板6和下砼垫板7的尺寸可以根据不同隧道尺寸进行设计，在安装时，将下砼垫板7的多个下钢筋71插入导坑的已开挖土体底壁内，上砼垫板6上的多个上钢筋插入导坑的已开挖土体顶壁内，便可以有效保证整个支撑结构与顶部和底部围岩的稳定接触和固定，有效传递土体由上至下的轴向土体压力，且利用各钢筋也可以实现快速起到稳定接触和传力的作用。各上砼垫板6上方的多个上钢筋以及各下砼垫板7下方的多个下钢筋71优选较密设置，构成钢筋群，以保证结构稳定；对于钢筋的长度以及安装时放置角度也根据导坑开挖形式和具体施工状况灵活调整。

另外，将拼接固定板组件以及上砼垫板6和下砼垫板7均安装完成后，调节各下调节杆51向下伸出，能分别对拼接固定板组件和下砼垫板7产生挤压效果，并增大拼接固定板组件底面与下砼垫板7之间的摩擦力；调节各上调节杆41向上伸出，能分别对拼接固定板组件和上砼垫板6产生挤压效果，并增大拼接固定板组件的顶部与上砼垫板6之间的摩擦力，进而增大该支撑结构抵抗待开挖土体的侧向土压力的效果，提高结构稳定性。

由此，本实施例中的隧道临时支撑结构100，通过拼接固定板组件的组装，可以实现整个支撑结构的快速组装。通过上砼垫板6和下砼垫板7与各钢筋的配合，针对不同隧道开挖尺寸均能够保证整个支撑结构与导坑的已开挖土体顶壁和底壁之间的稳定接触，并快速起到可靠传力的作用。同时，通过各调节杆的设置，能够对整个支撑结构施加预应力，实现支撑结构与围岩的牢固挤压，增大该支撑结构抵抗待开挖土体的侧向土压力的效果，提高了整个支撑结构的安全性和稳定性。另外，在拆除该支撑结构时，不仅拆除效率较高，且拼接固定板组件的各部件均可以重复利用，节省成本。

在具体实现方式中，为了更方便对拼接固定板组件进行拼装和固定，每组支撑单元中的拼接固定板组件包括从上至下紧邻排布的多个外接板1、从上至下紧邻排布且与各外接板1的板面对齐设置的多个内接板2、从上至下紧邻排布并夹设在各外接板1和内接板2之间的多个中支撑板3、夹设在顶部的外接板1和内接板2之间并抵靠在顶部的中支撑板3上方的上压板4以及夹设在底部的外接板1和内接板2之间并抵靠在底部的中支撑板3下方的下压板5。

各外接板1与对应的中支撑板3和对应的内接板2之间、上压板4与顶部的外接板1和内接板2之间以及下压板5与底部的外接板1和内接板2之间均通过多个固定件8能拆卸地固定连接。各外接板1的外侧用于抵靠在隧道的导坑内壁上，各中支撑板3与各外接板1的板面从上至下均错开设置。各上调节杆41均设在上压板4内，各下调节杆51均设在下压板5内。上砼垫板6抵靠在上压板4、顶部的外接板1和顶部的内接板2上方，下砼垫板7顶靠在下压板5、底部的外接板1和底部的内接板2下方。

其中，各中支撑板3的厚度大于外接板1和内接板2的厚度，为主要的受力部件；外接板1和内接板2的长度和高度基本相同(这里的长度是指沿隧道延伸方向的尺寸，高度是指沿隧道高度方向的尺寸)，厚度可以不同，例如本实施例中外接板1的厚度大于内接板2的厚度，两者主要用于将各中支撑板3拼接固定在一起，各外接板1与各中支撑板3采用上下交错排布的方式，连接更加牢固。每组支撑单元中外接板1和内接板2的数量相同，均比中支撑板3的数量多一个，上压板4和下压板5的厚度均与中支撑板3的厚度相同，其高度大致均为中支撑板3的一半，以在拼接后上压板4和下压板5分别顶抵在上砼垫板6和下砼垫板7上。

外接板1的外侧具体是能贴靠在导坑的待开挖土体侧壁上，各外接板1、各内接板2、各中支撑板3以及上压板4和下压板5均优选采用钢板，并均按照标准尺寸制作。由于各板件的尺寸可以设计较小，各板件的重量较轻，更便于现场拼接操作，且能够满足不同隧道开挖尺寸的需求，更便于灵活调节。

为了进一步提高结构的稳定性，如图13和图14所示，在上砼垫板6上对应各上调节杆41的位置开设有多个上透孔，各上调节杆41能伸入对应的上透孔中。在下砼垫板7上对应各下调节杆51的位置开设有多个下透孔72，各下调节杆51能伸入对应的下透孔72中。

其中，各上透孔均贯穿上砼垫板6的顶面和底面，各下透孔72均贯穿下砼垫板7的顶面和底面。在各板体安装完成后调节各上调节杆41和下调节杆51时使得上调节杆41和下调节杆51分别伸入对应的上透孔和下透孔72中，能有效将上压板4和上砼垫板6之间以及下压板5和下砼垫板7之间连接成一体，进一步增大上压板4和上砼垫板6之间以及下压板5和下砼垫板7之间的摩擦力，有效提高支撑结构抵抗待开挖土体的侧向土压力的效果。同时，也能避免各调节杆直接顶抵相应的砼垫板时，因力过大而对砼垫板造成损伤。

更为优选地，如图1和图13所示，在各上透孔中均能滑动地插设有上砼柱61，在各下透孔72中均能滑动地插设有下砼柱73。该上砼柱61和下砼柱73优选为圆柱结构，在上调节杆41和下调节杆51分别伸入上透孔和下透孔72中时，便会分别向上和向下推动上砼柱61和下砼柱73，使得上砼柱61和下砼柱73分别伸入导坑的已开挖土体顶壁和底壁内。

如此，各砼柱均伸入土体中，通过各上调节杆41和各上砼柱61以及各下调节杆51和各下砼柱73还能起到传递轴向土体压力的作用。由于仅依靠上砼垫板6和下砼垫板7传递轴向土压力时，对砼垫板实际传力大小无法计算，而通过各砼柱的设置，因各调节杆施加的力可方便计算，进而可以清楚了解各砼柱的受力情况，更便于操作人员了解工况。

进一步优选地，如图13所示，在上砼垫板6与上压板4之间夹设有上橡胶垫片，并在上橡胶垫片上对应各上调节杆41的位置开设有多个上通孔。在下砼垫板7与下压板5之间夹设有下橡胶垫片75，并在下橡胶垫片75上对应各下调节杆51的位置开设有多个下通孔。以实现顶部的上压板4与上砼垫板6之间以及下压板5与下砼垫板7之间的稳定接触。

在实际应用中，一般在上砼垫板6的顶面对应各上钢筋的位置设有上现浇混凝土层62，在下砼垫板7的底面对应各下钢筋71的位置设有下现浇混凝土层74。

利用各钢筋可以在钢筋插入土体且整个支撑结构拼装完成后，便可以快速起到稳定接触和传力的作用；通过上现浇混凝土层62和下现浇混凝土层74，待混凝土层凝固后可以起到传力作用，通过各钢筋和现浇混凝土层的配合可以进一步提高结构稳定性。可以理解，根据隧道开挖面的形状不同，上现浇混凝土层62和下现浇混凝土层74的形状也可能不同。

需要说明的是，在隧道临时支撑结构100的拆卸过程中，对于上砼垫板6和下砼垫板7可以根据施工环境具体情况予以拆除或者保留，一般下砼垫板7会拆除，上砼垫板6会保留，以对顶部的隧道初衬起到较好的作用，避免对顶部隧道喷混凝土进行初期支护时无法喷到的情况。

由于隧道开挖时形成的导坑的侧壁均为弧形面，为了更好地与导坑的弧形侧壁相匹配，外接板1、内接板2、中支撑板3、上压板4、下压板5、上砼垫板6以及下砼垫板7均为弧形板。各板体的曲率根据实际情况而定，由于各板体尺寸设计相对较小，各板体的曲率也相对较小，可以拼接成不同的弧度尺寸，以适应于各种隧道开挖尺寸。当然，各板体也可以采用平板，将板体按照折线形式进行拼接，也可以满足使用要求。

进一步地，为了便于对各调节杆进行调节，如图2、图7以及图10至图12所示，在上压板4内设有贯穿其顶面和底面的多个上螺纹孔42，各上调节杆41均为上旋动螺杆并分别插设在对应的上螺纹孔42中，在上压板4背对外接板1的侧面上开设有分别与各上螺纹孔42连通的多个上作业窗口43。在下压板5内设有贯穿其顶面和底面的多个下螺纹孔52，各下调节杆51均为下旋动螺杆并分别插设在对应的下螺纹孔52中，在下压板5背对外接板1的侧面上开设有分别与各下螺纹孔52连通的多个下作业窗口53。在各内接板2上均开设有一镂空孔21，且顶部的内接板2上的镂空孔21能与各上作业窗口43均连通，底部的内接板2上的镂空孔21能与各下作业窗口53均连通。

一般各镂空孔21均采用方形孔，一方面便于旋转各旋动螺杆，另一方便可以减轻各内接板2的重量、节省材料。通过上作业窗口43和下作业窗口53可以便于扳手作业，利用扳手旋转上旋动螺杆便可以将上调节杆41伸出板外，以分别对顶部的中支撑板3和上砼垫板6产生挤压效果；利用扳手旋转下旋动螺杆便可以将下调节杆51伸出板外，以分别对底部的中支撑板3和下砼垫板7产生挤压效果。当然，根据需要，上调节杆41和下调节杆51也可以采用其他的结构方式，只要能方便伸出即可，本实施例仅为举例说明。

进一步地，上述的各固定件8主要用于实现各外接板1、各内接板2、各中支撑板3、上压板4和下压板5这些板体之间的锚固，以抵抗各板体相互之间的剪应力。本实施例中如图1和图4所示，固定件8为固设在外接板1上且杆体朝向内接板2的反向螺杆，反向螺杆依次穿过上压板4和顶部的内接板2、依次穿过各中支撑板3和对应的内接板2或者依次穿过下压板5和底部的内接板2并通过螺母连接。可以理解，在上压板4、中支撑板3、下压板5以及内接板2上对应各反向螺杆的位置均开设有相应的安装孔81。另外，若镂空孔21的位置刚好对应反向螺杆的位置时，此部分反向螺杆安装时直接穿过对应的镂空孔21，仅将中支撑板3与外接板1固定在一起即可。

在实际应用中，如图1以及图15至图19所示，拼接固定板组件上(具体是外接板1与对应的中支撑板3和对应的内接板2之间、上压板4与顶部的外接板1和内接板2之间以及下压板5与底部的外接板1和内接板2之间)还能拆卸地固定插设有多个连接件9，各连接件9的外侧端均伸出拼接固定板组件的外侧(具体各连接件9的外侧端伸出对应的外接板1的外侧)并与锚杆件91、封闭件92或者水平支撑管94能拆卸地固定连接。该锚杆件91与连接件9构成可拆卸式钢锚杆，主要用于深入待开挖土体以加固围岩，且在后期土体开挖过程中能实现快速拆除；该封闭件92或水平支撑管94主要用于在锚杆件91拆卸后与连接件9连接形成锚固件或水平支撑，进一步提高支撑结构的稳定性和安全性。

具体而言，为了便于各连接件9的安装和拆卸，如图1和图15所示，连接件9为套筒结构，在套筒结构的内侧端向外凸出形成凸环901，凸环901通过多个螺栓与拼接固定板组件连接(具体是与对应的内接板2、对应的中支撑板3和对应的外接板1或者与顶部的内接板2、上压板4和顶部的外接板1或者与底部的内接板2、下压板5和底部的外接板1连接)。

可以理解，如图3至图12所示，在外接板1、内接板2、中支撑板3、上压板4和下压板5上对应各连接件9的位置开设有穿孔902，并围绕各穿孔902的外周开设有多个螺栓孔903，该穿孔902与周围的多个螺栓孔903构成梅花状孔，以便于插设连接件9以及安装各螺栓。具体各穿孔902的数量和位置以及上述用于插设各反向螺杆的安装孔81的数量和位置，均根据实际需要而定并保证各板体上的孔位能相互对应即可。另外，若镂空孔21的位置刚好对应连接件9，则此部分连接件9利用螺栓固定时只需将凸环901与中支撑板3和外接板1、与上压板4和顶部的外接板1或者与下压板5和底部的外接板1固定在一起即可。

更具体地，参照图1和图15，套筒结构的外侧端与锚杆件91的端部螺纹连接，各锚杆件91用于插设在待开挖土体上开设的对应的槽孔中，以加固待开挖土体，提高结构稳定性。一般锚杆件91的外壁与套筒结构的内壁螺纹连接，对于锚杆件91可以采用现有技术中任一锚杆，在此不再赘述。

参照图16，封闭件92为一端开口的筒体结构，筒体结构的开口端与套筒结构的外侧端螺纹连接。一般封闭件92的开口端外壁与套筒结构的内壁螺纹连接，在后期开挖锚杆件91锚固区土体时，将锚杆件91自连接件9旋出后，可以在一部分连接件9的外侧端连接该封闭件92，以形成锚固件。

参照图17和图18，套筒结构的外侧端螺纹连接有转接弯管93，转接弯管93与水平支撑管94的端部螺纹连接。由于各板体均沿导坑侧壁按照一定角度倾斜设置，通过转接弯管93为了便于该连接件9与水平设置的水平支撑管94连接。一般转接弯管93包括水平段管和倾斜段管，倾斜段管的外壁与套筒结构的内壁螺纹连接，水平段管的外壁与水平支撑管94的内壁螺纹连接。

在在开挖锚杆件91锚固区土体时，将锚杆件91自连接件9旋出后，可以根据需要，对一部分连接件9的外侧端连接该水平支撑管94，形成水平支撑。对于采用双侧导坑法施工的隧道而言，如图19所示，该水平支撑管94的两端可以与两侧导坑上设置的两个隧道临时支撑结构100中安装的连接件9直接连接；对于单侧导坑法施工的隧道而言，该水平支撑管94的一端与该连接件9连接，其另一端可以直接与导坑的已开挖土体侧壁连接(需要对已开挖土体侧壁做简单处理)。对于各连接件9上具体安装封闭件92还是安装水平支撑管94，根据实际需要而定。

进一步地，整个临时支撑结构在拼装过程中，上述的各外接板1和对应的内接板2在各方向始终对位拼装；对于各中支撑板3与各外接板1从上至下均错开设置，也即沿着隧道的环向错位拼装；对于各中支撑板3与各外接板1在隧道的延伸方向上可以有如下两种拼装方式：

第一种：对位拼装。如图1、图2和图9所示，中支撑板3的板面与对应的外接板1的板面沿隧道的延伸方向对齐设置。此时相邻两组支撑单元只需紧邻设置即可。

第二种：错位拼装。如图20和图24所示，中支撑板3的板面与对应的外接板1的板面沿隧道的延伸方向错位设置，且多组支撑单元中，每组支撑单元中的中支撑板3的一部分均夹设在相邻的支撑单元的外接板1和内接板2之间。

采用上述两种拼装方式时，如图1至图12以及图20至图26所示，各板体上的孔位(上述的各安装孔81以及各穿孔902)排布也会发生变化，对应锚杆件91的排布也会发现相应变化，具体根据实际需要而定。上述第一种拼接方式，更便于拆卸和安装，可灵活适应隧道的开挖线型，拼装更加灵活便利，实际采用此种方式居多；上述第二种拼接方式，在隧道的环向以及隧道的延伸方向上中支撑板3与外接板1和内接板2始终保持错位排布的形式，能够较大提高支撑结构的整体稳定性，适用于较长距离的临时支撑。

进一步地，本实施例中还提供一种上述隧道临时支撑结构100的使用方法，包括如下步骤：

S1、根据隧道的横截面形状和导坑法施工的开挖方式，分析计算施工参数后，根据计算结果制作相应尺寸的上砼垫板6和上钢筋以及下砼垫板7和下钢筋71，以保证拼接完成后整个支撑结构能与围岩形成稳定接触和传力作用。

S2、将下砼垫板7底部的各下钢筋71插入导坑边角位置的已开挖土体底壁中，然后自下而上拼装固定形成拼装固定板组件。具体是自下而上依次拼装各外接板1、各内接板2、下压板5、各中支撑板3和上压板4，并利用各固定件8固定，以构成上述的拼装固定板组件。

S3、在拼装固定板组件顶部放置上砼垫板6，并使得各上钢筋插入导坑边角位置的已开挖土体顶壁中。在步骤S3中，根据实际情况需要，一般可以对已开挖土体顶壁再挖一部分土体，以便于安装上砼垫板6和上钢筋。另外，优选地，在安装过程中，还可以在下砼垫板7上表面放置下橡胶垫片75，在上砼垫板6的下表面放置上橡胶垫片，以实现各压板与对应的砼垫板之间的稳定接触。

S4、调节各上调节杆41，使其向上伸出并挤压上砼垫板6；调节各下调节杆51，使其向下伸出并挤压下砼垫板7；以使整个隧道临时支撑结构100趋于稳定，成为一个整体。

S5、在隧道初衬稳定后，调节各上调节杆41和各下调节杆51均缩回拼装固定板组件内，以释放支撑结构的挤压内力；然后自上而下拆卸拼装固定板组件，具体是自上而下依次拆卸各固定件8(即将各固定件8上对应的各螺母旋出)、各外接板1、各内接板2、下压板5、各中支撑板3和各中支撑板3，完成隧道临时支撑结构100的拆除，以便于后续施工重复利用。

进一步优选地，在上砼垫板6上开设的多个上透孔中能滑动地插设有多个上砼柱61，在下砼垫板7上开设的多个下透孔72中能滑动地插设有多个下砼柱73；

在步骤S4中，各上调节杆41向上伸出后插设在对应的上透孔中，推动对应的上砼柱61向上伸出并插入已开挖土体顶壁中；各下调节杆51向下伸出后插设在对应的下透孔72中，推动对应的下砼柱73向下伸出并插入已开挖土体底壁中。如此，上调节杆41和下调节杆51分别伸入对应的上透孔和下透孔72中，还能有效提高支撑结构抵抗待开挖土体的侧向土压力的效果；而且利用各上砼柱61和各下砼柱73，能还能起到传递轴向土体压力的作用，使得结构更加稳定可靠。

在实际应用中，一般在步骤S2中，将各下钢筋71的一部分插入已开挖土体底壁中，并在下砼垫板7和已开挖土体底壁之间的下钢筋71部分现浇混凝土，形成下现浇混凝土层74；然后再拼接各板体。在步骤S3中，将各上钢筋的一部分插入已开挖土体顶壁中，并在上砼垫板6和已开挖土体顶壁之间的上钢筋部分现浇混凝土，形成上现浇混凝土层62。通过各现浇混凝土层的设置可以进一步保证结构的稳定性。

更为优选地，在步骤S1和步骤S2之间还包括如下步骤：

S15、确定多个锚杆件91的排布情况，并对待开挖土体掏槽处理形成多个槽孔；

在步骤S2和步骤S3之间还包括如下步骤：

S25、将多个锚杆件91的端部与对应的连接件9的外侧端连接，将各连接件9均插设固定在拼装固定板组件中(具体是分别插设在外接板1与对应的中支撑板3和对应的内接板2之间、上压板4与顶部的外接板1和内接板2之间以及下压板5与底部的外接板1和内接板2之间)，并使得各连接件9的外侧端伸出拼装固定板组件的外侧，且各锚杆件91均插设在对应的槽孔中，以加固围岩；

在步骤S4和步骤S5之间还包括如下步骤：

S45、在开挖各锚杆件91锚固区土体时，将相应的锚杆件91与对应的连接件9之间拆除，然后将部分连接件9的外侧端均与一封闭件92连接，另一部分连接件9的外侧端均与一水平支撑管94连接，以形成锚固件或水平支撑，提高结构稳定性。

在步骤S5中，拆卸拼装固定板组件时，将各连接件9、各封闭件92以及各水平支撑管94均拆卸，以便于重复利用。

综上，整个隧道临时支撑结构100及其使用方法至少具有如下优点：

(1)通过对各外接板1、各内接板2和各中支撑板3的组装，对三层钢板逐层排列，再利用各反向螺杆对其组装固定，从而形成整块的连续临时支撑结构，可实现对隧道临时支撑结构100的快速组装；

上压板4、下压板5、上砼垫板6和下砼垫板7的存在，并利用各调节杆的挤压作用，可实现支撑结构与围岩的紧密接触，不同尺寸的砼垫板可保证支撑结构端部和围岩的稳定接触，从而进一步加强了支撑结构的安全性和灵活性，最终实现对开挖过程中隧道的临时支护作用；随着施工过程的进行，待围岩稳定之后，需要对支撑结构进行拆除时，可通过放松各压板内的各调节杆释放临时支撑结构的挤压内力，再自上而下依次旋松钢板上的反向螺杆对应的螺母，拆除各钢板即可，拆除效率相对较高，拆卸的各外接板1、各内接板2、上压板4、下压板5以及各固定件8可重复利用，节省成本；

(2)各锚杆件91在中部导坑施工过程中可快速拆除，一方面能够提高施工效率，另一方面也有效避免了材料的浪费；

(3)相比于传统的钢筋网喷混凝土临时支撑的结构，本实施例中的支撑结构有利于深入推进隧道施工的工厂化，在提高效率的同时确保施工环境的安全性，同时减少了混凝土的使用，既节约建材，又保护环境，有效解决超大断面隧道分部开挖时的内部支护问题。

以上仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (19)

1.一种隧道临时支撑结构，其特征在于，包括沿隧道的延伸方向紧邻排布的多组支撑单元；

每组所述支撑单元包括拼接固定板组件、抵靠在所述拼接固定板组件上方的上砼垫板以及顶靠在所述拼接固定板组件下方的下砼垫板，在所述拼接固定板组件的顶部内设有能向上伸出并顶靠在所述上砼垫板上的多个上调节杆，在所述拼接固定板组件的底部内设有能向下伸出并抵靠在所述下砼垫板上的多个下调节杆；在所述上砼垫板顶面设有向上伸出的多个上钢筋，在所述下砼垫板底面设有向下伸出的多个下钢筋。

2.如权利要求1所述的隧道临时支撑结构，其特征在于，

每组所述支撑单元中的所述拼接固定板组件包括从上至下紧邻排布的多个外接板、从上至下紧邻排布且与各所述外接板的板面对齐设置的多个内接板、从上至下紧邻排布并夹设在各所述外接板和所述内接板之间的多个中支撑板、夹设在顶部的所述外接板和所述内接板之间并抵靠在顶部的所述中支撑板上方的上压板以及夹设在底部的所述外接板和所述内接板之间并抵靠在底部的所述中支撑板下方的下压板；各所述外接板与对应的所述中支撑板和对应的所述内接板之间、所述上压板与顶部的所述外接板和所述内接板之间以及所述下压板与底部的所述外接板和所述内接板之间均通过多个固定件能拆卸地固定连接；

各所述外接板的外侧用于抵靠在隧道的导坑内壁上，各所述中支撑板与各所述外接板的板面从上至下均错开设置；各所述上调节杆均设在所述上压板内，各所述下调节杆均设在所述下压板内；所述上砼垫板抵靠在所述上压板、顶部的所述外接板和顶部的所述内接板上方，所述下砼垫板顶靠在所述下压板、底部的所述外接板和底部的所述内接板下方。

3.如权利要求1所述的隧道临时支撑结构，其特征在于，

在所述上砼垫板上对应各所述上调节杆的位置开设有多个上透孔，各所述上调节杆能伸入对应的所述上透孔中；在所述下砼垫板上对应各所述下调节杆的位置开设有多个下透孔，各所述下调节杆能伸入对应的所述下透孔中。

4.如权利要求3所述的隧道临时支撑结构，其特征在于，

在各所述上透孔中均能滑动地插设有上砼柱，在各所述下透孔中均能滑动地插设有下砼柱。

5.如权利要求2所述的隧道临时支撑结构，其特征在于，

在所述上砼垫板与所述上压板之间夹设有上橡胶垫片，并在所述上橡胶垫片上对应各所述上调节杆的位置开设有多个上通孔；在所述下砼垫板与所述下压板之间夹设有下橡胶垫片，并在所述下橡胶垫片上对应各所述下调节杆的位置开设有多个下通孔。

6.如权利要求1所述的隧道临时支撑结构，其特征在于，

在所述上砼垫板的顶面对应各所述上钢筋的位置设有上现浇混凝土层，在所述下砼垫板的底面对应各所述下钢筋的位置设有下现浇混凝土层。

7.如权利要求2所述的隧道临时支撑结构，其特征在于，

所述外接板、所述内接板、所述中支撑板、所述上压板、所述下压板、所述上砼垫板以及所述下砼垫板均为弧形板。

8.如权利要求2所述的隧道临时支撑结构，其特征在于，

在所述上压板内设有贯穿其顶面和底面的多个上螺纹孔，各所述上调节杆均为上旋动螺杆并分别插设在对应的所述上螺纹孔中，在所述上压板背对所述外接板的侧面上开设有分别与各所述上螺纹孔连通的多个上作业窗口；

在所述下压板内设有贯穿其顶面和底面的多个下螺纹孔，各所述下调节杆均为下旋动螺杆并分别插设在对应的所述下螺纹孔中，在所述下压板背对所述外接板的侧面上开设有分别与各所述下螺纹孔连通的多个下作业窗口；在各所述内接板上均开设有一镂空孔，且顶部的所述内接板上的所述镂空孔能与各所述上作业窗口均连通，底部的所述内接板上的所述镂空孔能与各所述下作业窗口均连通。

9.如权利要求2所述的隧道临时支撑结构，其特征在于，

所述固定件为固设在所述外接板上且杆体朝向所述内接板的反向螺杆，所述反向螺杆依次穿过所述上压板和顶部的所述内接板、依次穿过各所述中支撑板和对应的所述内接板或者依次穿过所述下压板和底部的所述内接板并通过螺母连接。

10.如权利要求1所述的隧道临时支撑结构，其特征在于，

所述拼接固定板组件上还能拆卸地固定插设有多个连接件，各所述连接件的外侧端均伸出所述拼接固定板组件的外侧并与锚杆件、封闭件或者水平支撑管能拆卸地固定连接。

11.如权利要求10所述的隧道临时支撑结构，其特征在于，

所述连接件为套筒结构，在所述套筒结构的内侧端向外凸出形成凸环，所述凸环通过多个螺栓与所述拼接固定板组件连接。

12.如权利要求11所述的隧道临时支撑结构，其特征在于，

所述套筒结构的外侧端与所述锚杆件的端部螺纹连接，各所述锚杆件用于插设在待开挖土体上开设的对应的槽孔中。

13.如权利要求11所述的隧道临时支撑结构，其特征在于，

所述封闭件为一端开口的筒体结构，所述筒体结构的开口端与所述套筒结构的外侧端螺纹连接。

14.如权利要求11所述的隧道临时支撑结构，其特征在于，

所述套筒结构的外侧端螺纹连接有转接弯管，所述转接弯管与所述水平支撑管的端部螺纹连接。

15.如权利要求2所述的隧道临时支撑结构，其特征在于，

所述中支撑板的板面与对应的所述外接板的板面沿隧道的延伸方向对齐设置；或者

所述中支撑板的板面与对应的所述外接板的板面沿隧道的延伸方向错位设置，且多组所述支撑单元中，每组所述支撑单元中的所述中支撑板的一部分均夹设在相邻的所述支撑单元的所述外接板和所述内接板之间。

16.一种如权利要求1-15任一项所述的隧道临时支撑结构的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、根据隧道的横截面形状和导坑法施工的开挖方式，制作相应尺寸的所述上砼垫板和所述上钢筋以及所述下砼垫板和所述下钢筋；

S2、将所述下砼垫板底部的各所述下钢筋插入导坑边角位置的已开挖土体底壁中，然后自下而上拼装固定形成所述拼装固定板组件；

S3、在所述拼装固定板组件顶部放置所述上砼垫板，并使得各所述上钢筋插入导坑边角位置的已开挖土体顶壁中；

S4、调节各所述上调节杆，使其向上伸出并挤压所述上砼垫板；调节各所述下调节杆，使其向下伸出并挤压所述下砼垫板；

S5、在隧道初衬稳定后，调节各所述上调节杆和各所述下调节杆均缩回所述拼装固定板组件内，然后自上而下拆卸所述拼装固定板组件，完成所述隧道临时支撑结构的拆除。

17.如权利要求16所述的隧道临时支撑结构的使用方法，其特征在于，

在所述上砼垫板上开设的多个上透孔中能滑动地插设有多个上砼柱，在所述下砼垫板上开设的多个下透孔中能滑动地插设有多个下砼柱；

在步骤S4中，各所述上调节杆向上伸出后插设在对应的所述上透孔中，推动对应的所述上砼柱向上伸出并插入所述已开挖土体顶壁中；各所述下调节杆向下伸出后插设在对应的所述下透孔中，推动对应的所述下砼柱向下伸出并插入所述已开挖土体底壁中。

18.如权利要求16所述的隧道临时支撑结构的使用方法，其特征在于，

在步骤S2中，将各所述下钢筋的一部分插入所述已开挖土体底壁中，并在所述下砼垫板和所述已开挖土体底壁之间的所述下钢筋部分现浇混凝土，形成下现浇混凝土层；

在步骤S3中，将各所述上钢筋的一部分插入所述已开挖土体顶壁中，并在所述上砼垫板和所述已开挖土体顶壁之间的所述上钢筋部分现浇混凝土，形成上现浇混凝土层。

19.如权利要求16所述的隧道临时支撑结构的使用方法，其特征在于，

在步骤S1和步骤S2之间还包括如下步骤：

S15、确定多个锚杆件的排布情况，并对待开挖土体掏槽处理形成多个槽孔；

在步骤S2和步骤S3之间还包括如下步骤：

S25、将多个锚杆件的端部与对应的连接件的外侧端连接，将各连接件均插设固定在所述拼装固定板组件中，并使得各所述连接件的外侧端伸出所述拼装固定板组件的外侧，且各所述锚杆件均插设在对应的所述槽孔中；

在步骤S4和步骤S5之间还包括如下步骤：

S45、在开挖各所述锚杆件锚固区土体时，将相应的所述锚杆件与对应的所述连接件之间拆除，然后将部分所述连接件的外侧端均与一封闭件连接，另一部分所述连接件的外侧端均与一水平支撑管连接；

在步骤S5中，拆卸所述拼装固定板组件时，将各所述连接件、各所述封闭件以及各所述水平支撑管均拆卸。

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