CN208502796U - 隧道拱墙初期支护侵限换拱施工用门架式支撑结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种隧道拱墙初期支护侵限换拱施工用门架式支撑结构，包括布设于隧道拱墙初期支护侵限段内的临时仰拱支架和固定于临时仰拱支架上的门式支撑架，临时仰拱支架与侵限拱架组成一个封闭式支撑架；门式支撑架位于临时仰拱支架与侵限拱架之间，门式支撑架与侵限拱架之间通过支撑组件紧固连接为一体。本实用新型结构简单、设计合理且施工简便、使用效果好，采用临时仰拱支架将隧道初期支护结构中的钢拱架封闭成环且环内采用门式支撑架进行稳固支撑，临时仰拱支架稳固支撑于隧道下部未开挖岩体上，结构整体性强，基础稳固，能有效解决隧道换拱钢架倾斜、垮塌等问题，并且采用门式支撑架使换拱施工不会影响隧道正常施工进度。

Description

隧道拱墙初期支护侵限换拱施工用门架式支撑结构

技术领域

本实用新型属于隧道施工技术领域，尤其是涉及一种隧道拱墙初期支护侵限换拱施工用门架式支撑结构。

背景技术

随着高速铁路的迅猛发展，公路运能要求不断加大，双线大断面客专隧道，三车道、四车道公路大断面隧道屡见不鲜。

目前隧道工程一般仍为钻爆法施工，采用新奥法原理：即利用围岩自身的承载力，软弱围岩开挖后施作钢架(也称为钢拱架或拱架)支撑，锚、网、喷柔性初期支护限制围岩变形，即隧道初期支护结构；待围岩变形收敛后，再行施作二次衬砌。隧道支护结构和后期支护结构(即隧道二次衬砌)组成隧道复合式衬砌结构。相较于小断面隧道而言，大断面隧道施工更容易引起初期支护侵限，地质条件差、施工作业不规范、施工工艺或施工组织不合理等因素导致初期支护拱顶下沉、边墙收敛，拱架变形侵入二次衬砌范围。为保障隧道二衬结构厚度就必须将隧道初期支护侵限段的侵限拱架拆除更换，也称为隧道拱墙初期支护侵限换拱施工。隧道初期支护侵限段(也称为隧道拱墙初期支护侵限段)是指隧道初期支护结构发生变形并侵入隧道二衬衬砌所处施工断面的隧道节段，简称侵限段。

传统的侵限拱架拆除更换做法是停止开挖作业，封闭掌子面，对侵限段拱架基础采用钢板做垫板架设竖撑或斜撑用以支撑侵限拱架，注浆后拆除拱架，扩挖并安装新拱架，最后喷锚支护。此种传统换拱方法在影响隧道开挖施工进度的同时，仍然存在安全隐患，存在一定缺陷：如单点竖撑或斜撑的纵、横向没有连接，基础不稳固，拆除混凝土多使用冲击破碎锤，很容易因竖向或斜向支点受力不均导致拱架倾斜垮塌；严重时将造成“关门”事故。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种隧道拱墙初期支护侵限换拱施工用门架式支撑结构，采用临时仰拱支架将隧道初期支护结构中的钢拱架封闭成环且环内采用门式支撑架进行稳固支撑，临时仰拱支架稳固支撑于隧道下部未开挖岩体上，结构整体性强，基础稳固，能有效解决隧道换拱钢架倾斜、垮塌等问题，并且采用门式支撑架使换拱施工不会影响隧道正常施工进度。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种隧道拱墙初期支护侵限换拱施工用门架式支撑结构，其特征在于：包括布设于隧道拱墙初期支护侵限段内的临时仰拱支架和固定于临时仰拱支架上且对侵限拱架进行支撑的门式支撑架，所述隧道拱墙初期支护侵限段为隧道上部洞体内的隧道初期支护结构已施工完成且隧道下部洞体未开挖的隧道节段，所述临时仰拱支架为布设于隧道上部洞体内侧底部的拱形支架，所述侵限拱架、门式支撑架和临时仰拱支架均布设于同一隧道横断面上；所述侵限拱架为所述隧道初期支护结构中对隧道上部洞体的拱墙进行支护的钢拱架，临时仰拱支架位于侵限拱架的正下方，临时仰拱支架的左右两端分别与侵限拱架的左右两侧下部紧固连接，临时仰拱支架与侵限拱架组成一个封闭式支撑架；所述门式支撑架位于临时仰拱支架与侵限拱架之间，所述门式支撑架与侵限拱架之间通过支撑组件紧固连接为一体，所述支撑组件与门式支撑架布设于同一隧道横断面上，所述支撑组件包括支撑于门式支撑架左侧与侵限拱架左侧下部之间的左侧支撑件、支撑于门式支撑架右侧与侵限拱架右侧下部之间的右侧支撑件和多根由左至右支撑于门式支撑架顶部与侵限拱架之间的顶部支撑件，所述左侧支撑件、右侧支撑件和顶部支撑件均布设于同一平面上。

上述隧道拱墙初期支护侵限换拱施工用门架式支撑结构，其特征是：所述临时仰拱支架为左右两侧逐渐向上弯曲的拱形支架。

上述隧道拱墙初期支护侵限换拱施工用门架式支撑结构，其特征是：所述临时仰拱支架为型钢支架，所述临时仰拱支架的两端与侵限拱架之间均塞填有钢垫板，所述钢垫板与临时仰拱支架和侵限拱架均焊接固定为一体。

上述隧道拱墙初期支护侵限换拱施工用门架式支撑结构，其特征是：所述临时仰拱支架由一根工字钢弯曲而成。

上述隧道拱墙初期支护侵限换拱施工用门架式支撑结构，其特征是：所述门式支撑架为由多根型钢杆件拼装成型的支撑架，所述左侧支撑件、右侧支撑件和顶部支撑件均为型钢杆件。

上述隧道拱墙初期支护侵限换拱施工用门架式支撑结构，其特征是：所述型钢杆件为工字钢。

上述隧道拱墙初期支护侵限换拱施工用门架式支撑结构，其特征是：所述左侧支撑件、右侧支撑件和顶部支撑件与门式支撑架和侵限拱架之间均以焊接方式进行固定连接。

上述隧道拱墙初期支护侵限换拱施工用门架式支撑结构，其特征是：所述临时仰拱支架支撑于隧道下部未开挖岩体上，所述隧道下部未开挖岩体上设置有仰拱混凝土浇筑结构，所述临时仰拱支架浇筑于仰拱混凝土浇筑结构内，所述仰拱混凝土浇筑结构位于门式支撑架下方。

上述隧道拱墙初期支护侵限换拱施工用门架式支撑结构，其特征是：还包括两个对称布设于侵限拱架的左右两侧下部的支撑牛腿，两个所述支撑牛腿均位于临时仰拱支架上方且二者均位于侵限拱架内侧，临时仰拱支架的左右两端与侵限拱架的左右两侧下部之间均通过一个所述支撑牛腿进行紧固连接；所述侵限拱架为格栅钢架，每个所述支撑牛腿均包括多道平行连接于临时仰拱支架与侵限拱架之间的螺纹钢筋，所述螺纹钢筋由外至内逐渐向下倾斜，多道所述螺纹钢筋由上至下布设且其均与侵限拱架布设于同一平面上。

上述隧道拱墙初期支护侵限换拱施工用门架式支撑结构，其特征是：所述门式支撑架呈竖直向布设，所述侵限拱架、门式支撑架和临时仰拱支架均布设于同一竖直面上；所述门式支撑架包括下横梁、位于下横梁正上方的上横梁、多根由左至右支撑于下横梁与上横梁之间的竖向支杆和两个对称支撑于下横梁左右两侧下方的竖向支架，所述下横梁的长度大于上横梁的长度，所述上横梁和下横梁均位于临时仰拱支架的正上方；两个所述竖向支架之间的净距不小于4.5m，所述下横梁与临时仰拱支架中部之间的净距不小于4.5m。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、设计合理且加工及拆装简便，投入成本较低。

2、结构稳固，临时仰拱支架与侵限拱架组成门式支撑架能使侵限段内隧道上部洞体的隧道初期支护结构简便、快速封闭成环，并以支撑于隧道下部未开挖岩体上的临时仰拱支架为坚实基础，临时仰拱支架与门式支撑架和支撑组件形成门架式支撑结构，彻底解决了隧道换拱钢架倾斜垮塌等安全隐患。

3、门式支撑架可作为施工平台，便利作业人员进行逐榀换拱。

4、换拱施工过程中洞内交通不受影响，掌子面各工序可正常作业，不影响隧道施工进度。

5、施工简便、使用效果好且实用价值高，换拱前先采用本实用新型进行支撑加固，支撑稳固，能有效保证施工安全；并且，换拱作业过程基本不影响掌子面正常施工，具有施工简便、不影响隧道正常施工进度、安全可靠等显著特点。本实用新型提出一种全新的大断面隧道换拱支撑结构，该换拱支撑结构采用门架支撑结构，具有安全系数高、操作方便、前方掌子面能够正常开挖施工、不影响工期等显著特点；另外，由于隧道拱墙初期支护侵限通常是隧道上部洞体内初期支护侵限严重，本实用新型所采用的换拱支撑结构为隧道上部洞体内的支撑结构，隧道换拱施工过程仅在隧道上部洞体内进行，能大幅度节约换拱施工成本，简化换拱施工过程，节约工期，并且隧道换拱施工过程在隧道下部洞体开挖之前进行，此时隧道洞尚未全面开挖，因而换拱支撑结构的支撑稳固性能进一步得到保证，并且换拱施工过程更易于进行，同时隧道拱墙支护更有力，更有力于隧道施工安全。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理且施工简便、使用效果好，采用临时仰拱支架将隧道初期支护结构中的钢拱架封闭成环且环内采用门式支撑架进行稳固支撑，临时仰拱支架稳固支撑于隧道下部未开挖岩体上，结构整体性强，基础稳固，能有效解决隧道换拱钢架倾斜、垮塌等问题，并且采用门式支撑架使换拱施工不会影响隧道正常施工进度。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的使用状态参考图。

图3为本实用新型支撑牛腿的连接位置示意图。

附图标记说明:

1—隧道上部洞体； 2—临时仰拱支架； 3—门式支撑架；

3-1—下横梁； 3-2—上横梁； 3-3—竖向支架；

3-4—竖向支杆； 4—侵限拱架； 5—左侧支撑件；

6—右侧支撑件； 7—顶部支撑件；

8—隧道下部未开挖岩体； 9—钢垫板；

10—仰拱混凝土浇筑结构； 11—支撑牛腿； 11—支撑牛腿；

12—拱脚混凝土浇筑结构； 13—锁脚锚杆。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型包括布设于隧道拱墙初期支护侵限段内的临时仰拱支架2和固定于临时仰拱支架2上且对侵限拱架4进行支撑的门式支撑架3，所述隧道拱墙初期支护侵限段为隧道上部洞体1内的隧道初期支护结构已施工完成且隧道下部洞体未开挖的隧道节段，所述临时仰拱支架2为布设于隧道上部洞体1内侧底部的拱形支架，所述侵限拱架4、门式支撑架3和临时仰拱支架2均布设于同一隧道横断面上；所述侵限拱架4为所述隧道初期支护结构中对隧道上部洞体1的拱墙进行支护的钢拱架，临时仰拱支架2位于侵限拱架4的正下方，临时仰拱支架2的左右两端分别与侵限拱架4的左右两侧下部紧固连接，临时仰拱支架2与侵限拱架4组成一个封闭式支撑架；所述门式支撑架3位于临时仰拱支架2与侵限拱架4之间，所述门式支撑架3与侵限拱架4之间通过支撑组件紧固连接为一体，所述支撑组件与门式支撑架3布设于同一隧道横断面上，所述支撑组件包括支撑于门式支撑架3左侧与侵限拱架4左侧下部之间的左侧支撑件5、支撑于门式支撑架3右侧与侵限拱架4右侧下部之间的右侧支撑件6和多根由左至右支撑于门式支撑架3顶部与侵限拱架4之间的顶部支撑件7，所述左侧支撑件5、右侧支撑件6和顶部支撑件7均布设于同一平面上。

所述隧道初期支护变形侵限段是指隧道初期支护结构发生变形并侵入隧道二衬衬砌所处施工断面的隧道段。并且，所述隧道初期支护变形侵限段为所施工隧道中的一个隧道节段。

所施工隧道的支护结构为复合式衬砌结构，所述复合式衬砌结构包括隧道初支结构和位于所述隧道初支结构内侧的隧道二次衬砌。所施工隧道的围岩为Ⅳ级围岩或Ⅴ级围岩，围岩稳定性较差。并且，所施工隧道为大断面隧道。

所述大断面隧道是指隧道横断面积＞50m²的隧道。本实施例中，所述大断面隧道的开挖宽度不小于10m且其隧道高度不小于8m。其中，开挖宽度是指考虑了二次衬砌、隧道初期支护结构和预留变形量后开挖轮廓的最大开挖宽度，因而开挖宽度为隧道开挖轮廓线的最大宽度。隧道高度为隧道开挖轮廓线的最大高度，即隧道开挖轮廓线中部的高度。

本实施例中，对所施工隧道进行开挖时，采用台阶开挖法进行开挖；所施工隧道的隧道洞包括隧道上部洞体1和位于隧道上部洞体1下方的隧道下部洞体。所述隧道初支结构包括对隧道上部洞体1的拱墙进行初期支护的所述隧道初期支护结构和两个对所述隧道下部洞体的左右两侧边墙进行支护的边墙初期支护结构，两个所述边墙初期支护结构对称布设于所述隧道初期支护结构的左右两侧下方，两个所述边墙初期支护结构与所述隧道初期支护结构紧固连接为一体。

采用台阶开挖法对所施工隧道进行开挖时，先沿隧道纵向延伸方向由后向前对隧道上部洞体1进行开挖，开挖过程中同步由后向前对开挖成型的隧道上部洞体1进行初期支护，并获得所述隧道初期支护结构；对隧道上部洞体1进行开挖过程中，沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述隧道下部洞体同步进行开挖；所述隧道下部洞体的开挖进度晚于隧道上部洞体1的开挖进度。

采用台阶开挖法进行开挖时，采用上下台阶开挖法或三台阶法进行开挖。采用上下台阶开挖法进行开挖时，所述临时仰拱支架2支撑于下台阶上；采用三台阶法进行开挖时，所述临时仰拱支架2支撑于中台阶上。

实际施工时，沿隧道纵向延伸方向由后向前隧道上部洞体1进行初期支护过程中，采用隧道变形监测系统对施工成型的所述隧道初期支护结构进行变形监测，并根据监测结果判断隧道初期支护结构是否发生变形侵限，并对所述隧道初期支护结构发生变形侵限的隧道段进行确定，具体是对隧道初期支护结构发生变形侵限的隧道段(即隧道初期支护变形侵限段)的前后端位置分别进行确定。

如图1所示，所述临时仰拱支架2为左右两侧逐渐向上弯曲的拱形支架。因而，所述临时仰拱支架2为反拱形。相比直线形支架，反拱形的临时仰拱支架2通过底部收拢与支撑能有效提高侵限拱架4对外侧围岩的支护力，并能对侵限拱架4进行稳固支撑，同时所形成的封闭式支撑架整体性更强，并且更便于与侵限拱架4下部可靠连接。

为支撑牢靠，所述隧道上部洞体1的底部形状与临时仰拱支架2的形状相同，因而隧道上部洞体1的底部为反拱形，这样所成型隧道上部洞体1的结构更稳固。实际施工时，所述隧道上部洞体1的底部也可以为平面。

本实施例中，所述仰拱混凝土浇筑结构10的横断面形状与临时仰拱支架2的形状相同。所述仰拱混凝土浇筑结构10的横断面为反拱形。

为加工简便及支撑牢靠，所述临时仰拱支架2为型钢支架。本实施例中，为进一步增强临时仰拱支架2与仰拱混凝土浇筑结构10的连接可靠性，并且更便于临时仰拱支架2的简便、平稳安装，所述临时仰拱支架2由一根工字钢弯曲而成。

本实施例中，为确保临时仰拱支架2与侵限拱架4之间的连接可靠性，所述临时仰拱支架2的两端与侵限拱架4之间均塞填有钢垫板9，所述钢垫板9与临时仰拱支架2和侵限拱架4均焊接固定为一体。

为进一步提高支撑稳固性，所述临时仰拱支架2支撑于隧道下部未开挖岩体8上，所述隧道下部未开挖岩体8上设置有仰拱混凝土浇筑结构10，所述临时仰拱支架2浇筑于仰拱混凝土浇筑结构10内，所述仰拱混凝土浇筑结构10位于门式支撑架3下方。

本实施例中，所述临时仰拱支架2为I22型钢支架或I20型钢支架，所述临时仰拱支架2与侵限拱架4一一对应设置，并且临时仰拱支架2与侵限拱架4紧固连接为一体并形成封闭式支撑架，使隧道上部洞体1的拱墙快速闭合成环，能有效减少隧道上部洞体1进行进一步收敛和下沉。

如图1所示，为拼接方便且支撑稳固，所述门式支撑架3为由多根型钢杆件拼装成型的支撑架，所述左侧支撑件5、右侧支撑件6和顶部支撑件7均为型钢杆件，所述左侧支撑件5、右侧支撑件6和顶部支撑件7与门式支撑架3和侵限拱架4之间均以焊接方式进行固定连接。

本实施例中，为进一步增强支撑稳固性，所述型钢杆件为工字钢。

本实施例中，所述左侧支撑件5与右侧支撑件6呈对称布设。因而，所述支撑组件采用辐射状支撑方式，对侵限拱架4进行对称、多点位、全方位支撑，能有效减少侵限拱架4进一步下沉。

如图1、图2所示，所述门式支撑架3呈竖直向布设，所述侵限拱架4、门式支撑架3和临时仰拱支架2均布设于同一竖直面上；所述门式支撑架3包括下横梁3-1、位于下横梁3-1正上方的上横梁3-2、多根由左至右支撑于下横梁3-1与上横梁3-2之间的竖向支杆3-4和两个对称支撑于下横梁3-1左右两侧下方的竖向支架3-3，所述下横梁3-1的长度大于上横梁3-2的长度，所述上横梁3-2和下横梁3-1均位于临时仰拱支架2的正上方；两个所述竖向支架3-3之间的净距不小于4.5m，所述下横梁3-1与临时仰拱支架2中部之间的净距不小于4.5m。这样，使门式支撑架3能有效保障掌子面开挖施工机械通行，并且支撑牢靠、稳定。

本实施例中，所述仰拱混凝土浇筑结构10的上表面与临时仰拱支架2的上表面相平齐，所述门式支撑架3底部与临时仰拱支架2焊接固定。

本实施例中，所述顶部支撑件7的数量为三根，所述下横梁3-1和上横梁3-2的左右两侧上方均对称设置有一个所述顶部支撑件7，所述顶部支撑件7为竖向支撑杆；所述左侧支撑件5和右侧支撑件6的数量均为一根且二者均为由外至内逐渐向下倾斜的倾斜支撑杆，所述左侧支撑件5和右侧支撑件6均连接于竖向支架3-3与侵限拱架4之间。

实际施工时，可根据具体需要，对顶部支撑件7、左侧支撑件5和右侧支撑件6的数量以及布设位置分别进行相应调整。

如图3所示，为进一步增强临时仰拱支架2与侵限拱架4的连接可靠性，每榀所述侵限拱架4的左右两侧下部均布设有一个支撑牛腿11，每榀所述侵限拱架4上的两个所述支撑牛腿11均对称布设于临时仰拱支架2上方且二者均位于侵限拱架4内侧，临时仰拱支架2的左右两端与侵限拱架4的左右两侧下部之间均通过一个所述支撑牛腿11进行紧固连接。

本实施例中，所述侵限拱架4为格栅钢架，每个所述支撑牛腿11均包括多道平行连接于临时仰拱支架2与侵限拱架4之间的螺纹钢筋，所述螺纹钢筋由外至内逐渐向下倾斜，多道所述螺纹钢筋由上至下布设且其均与所连接的侵限拱架4布设于同一平面上。

为确保支撑牛腿11与所述临时仰拱之间的连接强度，进一步增强结构的整体性，所述隧道上部洞体1的底部左右两侧均设置有拱脚混凝土浇筑结构12，每榀所述侵限拱架4的左右两侧拱脚均固定于一个所述拱脚混凝土浇筑结构12上，两个所述拱脚混凝土浇筑结构12呈对称布设且二者与仰拱混凝土浇筑结构10浇筑为一体；所述拱脚混凝土浇筑结构12沿隧道纵向延伸方向布设，每榀所述侵限拱架4上的两个所述支撑牛腿11分别浇筑于两个所述拱脚混凝土浇筑结构12内，每个所述拱脚混凝土浇筑结构12的上表面均与其内部的支撑牛腿11的上表面相平齐。

这样，每榀所述侵限拱架4均通过支撑牛腿11、拱脚混凝土浇筑结构12和仰拱混凝土浇筑结构10与位于其正下方的临时仰拱支架2紧固连接为一体。

本实施例中，所述螺纹钢筋与临时仰拱支架2与侵限拱架4之间均以焊接方式紧固连接，因而连接可靠。

本实施例中，所述隧道上部洞体1内的隧道初期支护结构为采用钢拱架与锚网喷联合支护方法施工成型的钢拱架与锚网喷联合支护结构且二者的结构均相同，所述钢拱架与锚网喷联合支护结构为对隧道上部洞体1的隧道拱墙进行支护的拱墙初支结构。

所述钢拱架与锚网喷联合支护结构包括多榀沿隧道纵向延伸方向由后向前布设的所述钢拱架、多个沿隧道纵向延伸方向由后向前布设的锚杆支护结构、挂装在多个所述钢拱架上的钢筋网片和喷射在隧道洞内壁上的混凝土喷射层，所述钢筋网片和多个所述钢拱架均固定于混凝土喷射层内；所述钢拱架位于所述钢筋网片内侧；每个所述锚杆支护结构均包括多个沿隧道开挖轮廓线布设在隧道拱墙上的锚杆，多个所述锚杆均布设在同一个隧道横断面上；前后相邻两个所述锚杆支护结构中的锚杆呈交错布设。

实际施工时，每榀所述钢拱架的左右两侧底部外侧均设置有一个锁脚锚杆13。

本实施例中，所述隧道初期支护结构中的多榀所述钢拱架呈均匀布设。所述隧道初期支护变形侵限段内每榀所述钢拱架均为侵限拱架4。

实际进行换拱作业前，先在所述隧道初期支护变形侵限段内每榀所述侵限拱架4内侧均施工一个实用新型进行临时支撑。

对本实用新型进行施工时，根据隧道横断面大小及围岩地质条件，所述临时仰拱支架2采用I22型钢或I20型钢钢架；所述临时仰拱支架2与侵限拱架4之间采用钢垫板塞紧焊牢，塞钢垫板前，需将侵限拱架4的表层混凝土凿除；尤其当侵限拱架4为格栅钢架，则采用在侵限拱架4两侧均采用3组φ22mm螺纹钢筋进行加强连接的方式，将临时仰拱支架2与侵限拱架4焊接成牛腿连接形式，牛腿内灌注C20砼，以增加稳固性。因而，所述拱脚混凝土浇筑结构12的混凝土强度等级为C20。

为便于后期拆除，所述仰拱混凝土浇筑结构10的混凝土强度等级为C15或C10，并且对仰拱混凝土浇筑结构10进行浇筑时，混凝土需灌满捣固密实。

待仰拱混凝土浇筑结构10所浇筑混凝土终凝后，在架设门式支撑架3，门式支撑架3的顶部及两侧呈放射状架立I20型钢(即所述支撑组件)用来支撑原初期支护拱架(即侵限拱架4)，并将所述支撑组件与侵限拱架4顶紧焊牢。

由于所述门式支撑架3的净空不小于4.5m×4.5m，条件允许时，净宽设置为5m，因而能确保掌子面开挖施工机械能顺利通行，所述临时仰拱与所述门架式支撑结构不影响掌子面正常施工。

实际施工时，可以在门式支撑架3上搭设网片，所述门式支撑架3一方面可作为换拱、喷混凝土作业平台，安全系数高；另一方面，所述门式支撑架3对下部过往车辆、人员通行起到有效的防护作用。

本实施例中，当所述更换钢拱架4为型钢拱架时，所述侵限拱架4的左右两侧下部无需设置支撑牛腿11；当所述更换钢拱架4为格栅拱架时，所述侵限拱架4的左右两侧下部均布设一个支撑牛腿11，并在隧道上部洞体1的底部左右两侧均设置有拱脚混凝土浇筑结构12。

采用本实用新型对更换钢拱架4进行临时支撑后，能使所述隧道初期支护变形侵限段内环向快速闭合，有利于控制进一步沉降、收敛。

实际进行换拱施工时，沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述隧道初期支护变形侵限段内的所述隧道初期支护结构进行拆除，拆除过程中同步对所述隧道初期支护变形侵限段进行初期支护施工，获得更换后隧道初期支护结构。

对所述隧道初期支护变形侵限段内的所述隧道初期支护结构进行拆除时，沿隧道纵向延伸方向由后向前对侵限拱架4进行逐榀更换。对任一品所述侵限拱架4进行更换时，先断开本实用新型中门式支撑架3与临时仰拱支架2之间的连接以及所述支撑组件与侵限拱架4之间的连接，并通过移动将门式支撑架3与所述支撑组件同步向后移动至该侵限拱架4后侧，再对该侵限拱架4进行拆除，随后在该侵限拱架4所处位置处重新架设钢拱架，重新架设的钢拱架为已更换钢拱架，并将已更换钢拱架与位于该侵限拱架4正下方的临时仰拱支架2紧固连接；然后，再将之前后移的门式支撑架3与所述支撑组件同步向前移动至已更换钢拱架内侧并与已更换钢拱架布设于同一隧道横断面上，达到通过门式支撑架3与所述支撑组件对已更换钢拱架进行稳固支撑的目的，这样能有效确保施工安全。

换拱施工过程中以及换拱施工完成后，均采用隧道变形监测系统对更换后隧道初期支护结构进行变形监测，待所述更换后隧道初期支护结构变形稳定后，再沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述隧道下部洞体进行开挖；对所述隧道下部洞体进行开挖过程中，由后向前对本实用新型进行拆除，同时由后向前对所述隧道下部洞体进行初期支护。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种隧道拱墙初期支护侵限换拱施工用门架式支撑结构，其特征在于：包括布设于隧道拱墙初期支护侵限段内的临时仰拱支架(2)和固定于临时仰拱支架(2)上且对侵限拱架(4)进行支撑的门式支撑架(3)，所述隧道拱墙初期支护侵限段为隧道上部洞体(1)内的隧道初期支护结构已施工完成且隧道下部洞体未开挖的隧道节段，所述临时仰拱支架(2)为布设于隧道上部洞体(1)内侧底部的拱形支架，所述侵限拱架(4)、门式支撑架(3)和临时仰拱支架(2)均布设于同一隧道横断面上；所述侵限拱架(4)为所述隧道初期支护结构中对隧道上部洞体(1)的拱墙进行支护的钢拱架，临时仰拱支架(2)位于侵限拱架(4)的正下方，临时仰拱支架(2)的左右两端分别与侵限拱架(4)的左右两侧下部紧固连接，临时仰拱支架(2)与侵限拱架(4)组成一个封闭式支撑架；所述门式支撑架(3)位于临时仰拱支架(2)与侵限拱架(4)之间，所述门式支撑架(3)与侵限拱架(4)之间通过支撑组件紧固连接为一体，所述支撑组件与门式支撑架(3)布设于同一隧道横断面上，所述支撑组件包括支撑于门式支撑架(3)左侧与侵限拱架(4)左侧下部之间的左侧支撑件(5)、支撑于门式支撑架(3)右侧与侵限拱架(4)右侧下部之间的右侧支撑件(6)和多根由左至右支撑于门式支撑架(3)顶部与侵限拱架(4)之间的顶部支撑件(7)，所述左侧支撑件(5)、右侧支撑件(6)和顶部支撑件(7)均布设于同一平面上。

2.按照权利要求1所述的隧道拱墙初期支护侵限换拱施工用门架式支撑结构，其特征在于：所述临时仰拱支架(2)为左右两侧逐渐向上弯曲的拱形支架。

3.按照权利要求1或2所述的隧道拱墙初期支护侵限换拱施工用门架式支撑结构，其特征在于：所述临时仰拱支架(2)为型钢支架，所述临时仰拱支架(2)的两端与侵限拱架(4)之间均塞填有钢垫板(9)，所述钢垫板(9)与临时仰拱支架(2)和侵限拱架(4)均焊接固定为一体。

4.按照权利要求1或2所述的隧道拱墙初期支护侵限换拱施工用门架式支撑结构，其特征在于：所述临时仰拱支架(2)由一根工字钢弯曲而成。

5.按照权利要求1或2所述的隧道拱墙初期支护侵限换拱施工用门架式支撑结构，其特征在于：所述门式支撑架(3)为由多根型钢杆件拼装成型的支撑架，所述左侧支撑件(5)、右侧支撑件(6)和顶部支撑件(7)均为型钢杆件。

6.按照权利要求5所述的隧道拱墙初期支护侵限换拱施工用门架式支撑结构，其特征在于：所述型钢杆件为工字钢。

7.按照权利要求5所述的隧道拱墙初期支护侵限换拱施工用门架式支撑结构，其特征在于：所述左侧支撑件(5)、右侧支撑件(6)和顶部支撑件(7)与门式支撑架(3)和侵限拱架(4)之间均以焊接方式进行固定连接。

8.按照权利要求1或2所述的隧道拱墙初期支护侵限换拱施工用门架式支撑结构，其特征在于：所述临时仰拱支架(2)支撑于隧道下部未开挖岩体(8)上，所述隧道下部未开挖岩体(8)上设置有仰拱混凝土浇筑结构(10)，所述临时仰拱支架(2)浇筑于仰拱混凝土浇筑结构(10)内，所述仰拱混凝土浇筑结构(10)位于门式支撑架(3)下方。

9.按照权利要求1或2所述的隧道拱墙初期支护侵限换拱施工用门架式支撑结构，其特征在于：还包括两个对称布设于侵限拱架(4)的左右两侧下部的支撑牛腿(11)，两个所述支撑牛腿(11)均位于临时仰拱支架(2)上方且二者均位于侵限拱架(4)内侧，临时仰拱支架(2)的左右两端与侵限拱架(4)的左右两侧下部之间均通过一个所述支撑牛腿(11)进行紧固连接；所述侵限拱架(4)为格栅钢架，每个所述支撑牛腿(11)均包括多道平行连接于临时仰拱支架(2)与侵限拱架(4)之间的螺纹钢筋，所述螺纹钢筋由外至内逐渐向下倾斜，多道所述螺纹钢筋由上至下布设且其均与侵限拱架(4)布设于同一平面上。

10.按照权利要求1或2所述的隧道拱墙初期支护侵限换拱施工用门架式支撑结构，其特征在于：所述门式支撑架(3)呈竖直向布设，所述侵限拱架(4)、门式支撑架(3)和临时仰拱支架(2)均布设于同一竖直面上；所述门式支撑架(3)包括下横梁(3-1)、位于下横梁(3-1)正上方的上横梁(3-2)、多根由左至右支撑于下横梁(3-1)与上横梁(3-2)之间的竖向支杆(3-4)和两个对称支撑于下横梁(3-1)左右两侧下方的竖向支架(3-3)，所述下横梁(3-1)的长度大于上横梁(3-2)的长度，所述上横梁(3-2)和下横梁(3-1)均位于临时仰拱支架(2)的正上方；两个所述竖向支架(3-3)之间的净距不小于4.5m，所述下横梁(3-1)与临时仰拱支架(2)中部之间的净距不小于4.5m。