CN214464249U - 一种隧道韧性初期支护结构 - Google Patents

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邹文浩
郭小雄
李尧
王志伟
安哲立
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马超锋
赵鹏
柴金飞
许学良
牛亚彬
程爱君
徐湉源
李秋菊
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Abstract

本实用新型公开了一种隧道韧性初期支护结构,包括位于隧道开挖面内侧的拱形韧性支护,韧性支护通过超前导管连接在隧道围岩中,韧性支护包括波纹钢板和拼接板,韧性支护由多个波纹钢板拼接而成,相邻的两波纹钢板之间通过拼接板连接在一起。韧性支护在纵向和环向上由波纹钢板拼接而成,钢波纹板的波纹方向与隧道横截面相垂直,波纹钢板的四周连接部位处预留有用于拼接的螺栓孔。在环向上波纹钢板拼接构成波纹板支护环,多个波纹钢板通过拼接板依次首尾连接构成波纹板支护环,多个波纹板支护环之间通过紧固件连接构成韧性支护。采用拼接板连接,可以保证波纹钢板受力处于同一面内,提高韧性支护整体结构的承载性能。

Description

一种隧道韧性初期支护结构
技术领域
本实用新型属于隧道支护技术领域,具体涉及一种隧道韧性初期支护结构。
背景技术
我国铁路隧道支护结构基本采用传统的锚网喷结构,该支护结构体系工序较多,在一些高地应力、软岩大变形隧道内,采用锚网喷体系所占用的时间较长,导致隧道发生较大变形,影响隧道安全。此外,锚网喷结构内主要采用型钢拱架,型钢拱架的纵向刚度较差,容易发生平面外失稳,导致锚网喷整体结构失稳。基于以上原因,国内相关机构提出了采用波纹板作为隧道初期支护结构,考虑到施工便捷性,所采用的波纹板主要采用法兰连接,由于法兰大多采用焊接,当隧道发生较大变形时,焊缝处容易发生开裂,致使结构发生破坏,除此以外,板片四周采用法兰盘结构后,若焊接中心不对称,容易造成偏心,使得波纹板的受力发生根本性变化,由原本承受轴心受压构件变位偏心受压构件,导致板片连接螺栓由剪切受力变为拉弯受力,导致螺栓承载力下降,严重影响波纹板整体结构的承载性能。
实用新型内容
针对现有技术中存在的不足,本实用新型的目的在于提供一种结构简单、使用方便的隧道韧性初期支护结构。
为实现上述目的,本实用新型的技术方案为:一种隧道韧性初期支护结构,其特征在于:包括位于隧道开挖面内侧的拱形韧性支护,韧性支护通过超前导管连接在隧道围岩中,韧性支护包括波纹钢板和拼接板,韧性支护由多个波纹钢板拼接而成,相邻的两波纹钢板之间通过拼接板连接在一起。
进一步的,所述拼接板包括靠隧道开挖面内侧的内侧拼接板和靠隧道开挖面外侧的外侧拼接板,两相邻波纹钢板之间的连接端均设置在内侧拼接板与外侧拼接板之间,波纹钢板的一侧与内侧拼接板贴合,波纹钢板的另一侧与外侧拼接板贴合。
进一步的,所述多个波纹钢板通过拼接板依次首尾连接构成波纹板支护环,多个波纹板支护环之间通过紧固件连接构成韧性支护,波纹板支护环中相邻两波纹钢板分别为上板片和下板片。
进一步的,所述内侧拼接板上预先开设安装孔,内侧拼接板上靠近隧道开挖面的一侧与安装孔对应的位置预先焊接有螺母,内侧拼接板的一端两侧部通过螺栓Ⅰ预先连接在上板片上。
进一步的,所述外侧拼接板上预先开设螺栓孔,外侧拼接板的一端两侧部通过螺栓Ⅱ预先连接在下板片上,上板片与下板片对接后螺栓穿过外侧拼接板上的螺栓孔、内侧拼接板上的安装孔与螺母配合紧固连接在一起。
进一步的,所述内侧拼接板远离上板片的一端的两端部设有用于避让螺栓Ⅱ的切口Ⅰ;外侧拼接板远离下板片的一端的两端部设有用于避让螺栓Ⅰ的切口Ⅱ。
进一步的,所述韧性支护在纵向和环向上由波纹钢板拼接而成,钢波纹板的波纹方向与隧道横截面相垂直,在环向上波纹钢板拼接构成波纹板支护环,在纵向上多个波纹板支护环拼接,相邻波纹板支护环之间通过法兰盘或者内翻边连接在一起,并通过高强螺栓进行紧固连接,相邻波纹板支护环连接部分的两波纹钢板之间夹设有防水垫。
进一步的,所述拼接板为与波纹钢板类型一致的波纹板,波纹钢板与拼接板为正弦、余弦、梯形或方形,波纹钢板与拼接板的材质为普通碳素钢、低合金钢、耐候钢或不锈钢。
进一步的,所述波纹钢板的外侧涂布有防腐层,波纹钢板的内侧涂布有防锈涂料层和防火涂料层。
进一步的,所述隧道开挖面与韧性支护之间的间隙内灌注有回填层,回填层为泡沫混凝土、普通灌浆料或轻质发泡材料。
采用本实用新型技术方案的优点为:
本实用新型韧性支护环向上相邻波纹钢板之间采用拼接板连接,安装上部波纹钢板时,事先将上部拼接板与上部需安装波纹钢板连接在一起,安装下部波纹钢板安装时,也需要事先将下部拼接板与下部需安装波纹钢板连接在一起,可以保证波纹钢板受力处于同一面内,提高韧性支护整体结构的承载性能。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明:
图1为本实用新型隧道韧性初期支护结构示意图;
图2为本实用新型波纹钢板上板片结构示意图;
图3为本实用新型内侧拼接板结构示意图;
图4为本实用新型波纹钢板下板片结构示意图;
图5为本实用新型外侧拼接板结构示意图;
图6为本实用新型波纹钢板连接成韧性支护示意图;
图7为本实用新型拼接板与波纹钢板连接剖视图。
上述图中的标记分别为:1、隧道开挖面;2、韧性支护;21、波纹钢板;211、上板片;212、下板片;22、拼接板;23、内侧拼接板;231、螺母;232、螺栓Ⅰ;233、安装孔;234、切口Ⅰ;24、外侧拼接板;241、螺栓孔;242、螺栓Ⅱ;243、切口Ⅱ;3、超前导管;4、回填层;5、上台阶;6、锁脚锚杆;7、下台阶;8、仰拱及填充层。
具体实施方式
在本实用新型中,需要理解的是,术语“长度”;“宽度”;“上”;“下”;“前”;“后”;“左”;“右”;“竖直”;“水平”;“顶”;“底”“内”;“外”;“顺时针”;“逆时针”;“轴向”;“平面方向”;“周向”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,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,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实用新型的限制。
如图1至图5所示,一种隧道韧性初期支护结构,包括位于隧道开挖面1内侧的拱形韧性支护2,韧性支护2通过超前导管3连接在隧道围岩中,韧性支护2包括波纹钢板21和拼接板22,韧性支护2由多个波纹钢板21拼接而成,相邻的两波纹钢板21之间通过拼接板22连接在一起。韧性支护2在纵向和环向上由波纹钢板拼接而成,钢波纹板的波纹方向与隧道横截面相垂直,波纹钢板的四周连接部位处预留有用于拼接的螺栓孔。
在环向上波纹钢板21拼接构成波纹板支护环,多个波纹钢板21通过拼接板22依次首尾连接构成波纹板支护环,多个波纹板支护环之间通过紧固件连接构成韧性支护2,波纹板支护环中相邻两波纹钢板21分别为上板片211和下板片212。
在纵向上多个波纹板支护环拼接,相邻波纹板支护环之间通过法兰盘或者内翻边连接在一起,并通过高强螺栓进行紧固连接,相邻波纹板支护环连接部分的两波纹钢板21之间夹设有防水垫。
具体的,波纹钢板21先通过拼接板22连接形成环状结构沿隧道开挖面1的环向布置,在隧道开挖面1的纵向上,环状结构再进行拼接,即一环一环的向内拼接延伸,相邻环状结构之间通过法兰盘或者内翻边连接在一起,即波纹钢板21的两侧部设有法兰盘或者内翻边;在施工时先进行环向支护,再进行纵向支护。
拼接板22包括靠隧道开挖面1内侧的内侧拼接板23和靠隧道开挖面1外侧的外侧拼接板24,两相邻波纹钢板21之间的连接端均设置在内侧拼接板23与外侧拼接板24之间,波纹钢板21的一侧与内侧拼接板23贴合,波纹钢板21的另一侧与外侧拼接板24贴合。
内侧拼接板23上预先开设安装孔233,内侧拼接板23上靠近隧道开挖面1的一侧与安装孔233对应的位置预先焊接有螺母231,内侧拼接板23的一端两侧部通过螺栓Ⅰ232预先连接在上板片211上。
外侧拼接板24上预先开设螺栓孔241,外侧拼接板24的一端两侧部通过螺栓Ⅱ242预先连接在下板片212上,上板片211与下板片212对接后螺栓穿过外侧拼接板24上的螺栓孔241、内侧拼接板23上的安装孔233与螺母231配合紧固连接在一起。
内侧拼接板23远离上板片211的一端的两端部设有用于避让螺栓Ⅱ242的切口Ⅰ234;外侧拼接板24远离下板片212的一端的两端部设有用于避让螺栓Ⅰ232的切口Ⅱ243。
拼接板22为与波纹钢板21类型一致的波纹板,波纹钢板21与拼接板22为正弦、余弦、梯形或方形等形状,波纹钢板21与拼接板22的材质为普通碳素钢、低合金钢、耐候钢或不锈钢等。波纹钢板21的外侧涂布有防腐层,波纹钢板的内侧涂布有防锈涂料层和防火涂料层。
隧道开挖面1与韧性支护2之间的间隙内灌注有回填层4,回填层为泡沫混凝土、普通灌浆料或轻质发泡材料。
本实用新型韧性支护环向上相邻波纹钢板21之间采用拼接板23连接,可以保证波纹钢板受力处于同一面内,安装上部波纹钢板时,事先将上部拼接板与上部需安装波纹钢板连接在一起,安装下部波纹钢板安装时,也需要事先将下部拼接板与下部需安装波纹钢板连接在一起。
具体施工过程为:a、施作超前小导管,并注浆;b、开挖上台阶5围岩,施作上台阶5洞身结构初期支护Ⅱ,即安装波纹板支护结构,钻设锁脚锚杆6;c、上台阶5施工至适当距离后,开挖下台阶7,施作洞身结构初期支护Ⅳ,即安装波纹板支护结构,钻设锁脚锚杆6;d、下台阶7施工至适当距离后,开挖仰拱及填充8,施作仰拱底部初期支护Ⅵ,即安装波纹板支护结构,灌筑该段内Ⅶ部仰拱及填充8;利用衬砌模板台车一次性灌筑Ⅷ部二次衬砌(拱墙衬砌一次施作)。在施工过程中锁脚锚杆6应及时设置,且必须对锁脚锚杆6进行注浆,以确保钢架基础稳定。各步台阶一次开挖长度宜在2~3m之间,下台阶7开挖后拱仰应紧跟。此施工过程适宜于两台阶、三台阶、微台阶以及全断面法施工。
此处所提到的波纹板支护结构即为波纹钢板21按照本实用新型公开的结构连接而成的支护。
以上结合附图对本实用新型进行了示例性描述,显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本实用新型技术方案进行的各种非实质性的改进,或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种隧道韧性初期支护结构,其特征在于:包括位于隧道开挖面(1)内侧的拱形韧性支护(2),韧性支护(2)通过超前导管(3)连接在隧道围岩中,韧性支护(2)包括波纹钢板(21)和拼接板(22),韧性支护(2)由多个波纹钢板(21)拼接而成,相邻的两波纹钢板(21)之间通过拼接板(22)连接在一起。
2.如权利要求1所述的一种隧道韧性初期支护结构,其特征在于:所述拼接板(22)包括靠隧道开挖面(1)内侧的内侧拼接板(23)和靠隧道开挖面(1)外侧的外侧拼接板(24),两相邻波纹钢板(21)之间的连接端均设置在内侧拼接板(23)与外侧拼接板(24)之间,波纹钢板(21)的一侧与内侧拼接板(23)贴合,波纹钢板(21)的另一侧与外侧拼接板(24)贴合。
3.如权利要求2所述的一种隧道韧性初期支护结构,其特征在于:所述多个波纹钢板(21)通过拼接板(22)依次首尾连接构成波纹板支护环,多个波纹板支护环之间通过紧固件连接构成韧性支护(2),波纹板支护环中相邻两波纹钢板(21)分别为上板片(211)和下板片(212)。
4.如权利要求3所述的一种隧道韧性初期支护结构,其特征在于:所述内侧拼接板(23)上预先开设安装孔(233),内侧拼接板(23)上靠近隧道开挖面(1)的一侧与安装孔(233)对应的位置预先焊接有螺母(231),内侧拼接板(23)的一端两侧部通过螺栓Ⅰ(232)预先连接在上板片(211)上。
5.如权利要求4所述的一种隧道韧性初期支护结构,其特征在于:所述外侧拼接板(24)上预先开设螺栓孔(241),外侧拼接板(24)的一端两侧部通过螺栓Ⅱ(242)预先连接在下板片(212)上,上板片(211)与下板片(212)对接后螺栓穿过外侧拼接板(24)上的螺栓孔(241)、内侧拼接板(23)上的安装孔(233)与螺母(231)配合紧固连接在一起。
6.如权利要求5所述的一种隧道韧性初期支护结构,其特征在于:所述内侧拼接板(23)远离上板片(211)的一端的两端部设有用于避让螺栓Ⅱ(242)的切口Ⅰ(234);外侧拼接板(24)远离下板片(212)的一端的两端部设有用于避让螺栓Ⅰ(232)的切口Ⅱ(243)。
7.如权利要求3至6任意一项所述的一种隧道韧性初期支护结构,其特征在于:所述韧性支护(2)在纵向和环向上由波纹钢板拼接而成,波纹钢板的波纹方向与隧道横截面相垂直,在环向上波纹钢板(21)拼接构成波纹板支护环,在纵向上多个波纹板支护环拼接,相邻波纹板支护环之间通过法兰盘或者内翻边连接在一起,并通过高强螺栓进行紧固连接,相邻波纹板支护环连接部分的两波纹钢板(21)之间夹设有防水垫。
8.如权利要求7所述的一种隧道韧性初期支护结构,其特征在于:所述拼接板(22)为与波纹钢板(21)类型一致的波纹板,波纹钢板(21)与拼接板(22)为正弦、余弦、梯形或方形,波纹钢板(21)与拼接板(22)的材质为普通碳素钢、低合金钢、耐候钢或不锈钢。
9.如权利要求8所述的一种隧道韧性初期支护结构,其特征在于:所述波纹钢板(21)的外侧涂布有防腐层,波纹钢板的内侧涂布有防锈涂料层和防火涂料层。
10.如权利要求9所述的一种隧道韧性初期支护结构,其特征在于:所述隧道开挖面(1)与韧性支护(2)之间的间隙内灌注有回填层(4),回填层为泡沫混凝土、普通灌浆料或轻质发泡材料。
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