用于膨脹性土層隧道初期支護的支護裝置及支護方法
【專利摘要】本發(fā)明具體公開了一種用于膨脹性土層隧道初期支護的支護裝置及支護方法，包括型鋼、PVC管和大鎖腳，所述型鋼兩端固定在相鄰型鋼拱架支護上，且PVC管插入帶孔型鋼的孔中，當噴射混凝土施作完成后，以PVC管為導(dǎo)向管鉆孔，將大鎖腳插入鉆好的孔中安裝大鎖腳。由于采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有工作效率高、省時省力、施工操作方便、安全可靠、支護強度高的優(yōu)點，增強鎖腳錨管的錨固作用，提高錨管的抗拔力，充分發(fā)揮鎖腳錨管控制圍巖變形的作用，能夠適應(yīng)膨脹性土層圍巖的變形規(guī)律，大大提高了對圍巖的支護強度，有效地控制了膨脹性土層圍巖的膨脹變形。
【專利說明】用于膨脹性土層隧道初期支護的支護裝置及支護方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種用于膨脹性土層隧道初期支護的“橋式”大鎖腳支護裝置及支護方法。
【背景技術(shù)】
[0003]我國山嶺眾多，工程地質(zhì)條件復(fù)雜，在隧道工程建設(shè)過程中，經(jīng)常會遇到穿越膨脹性土層的工程問題。由于膨脹性土層圍巖的膨脹特性，在施工隧道臺階轉(zhuǎn)換時，若拱腳不能得到有效約束，隧道經(jīng)常會出現(xiàn)初支開裂、圍巖大變形等工程難題。
[0004]鎖腳錨桿法是在以臺階法或分部開挖法開挖的軟弱圍巖隧道中沿隧道橫向在拱、墻腳部位打設(shè)具有一定下插角和數(shù)量的錨桿，并將其尾端與鋼架(型鋼鋼架或格柵鋼架)牢固焊接，以增強初期支護整體性，充分發(fā)揮初期支護的承載能力。在圍巖較差的隧道中，可采用鎖腳錨管支護的方式，采用無縫鋼管并在其壁面鉆有交錯布置的注漿孔。一方面，利用錨管自身承載能力抑制隧道變形，另一方面，通過鎖腳錨管對其周圍一定范圍內(nèi)圍巖進行注漿加固，提高圍巖強度。
[0005]目前在膨脹性土層隧道中大多采用鎖腳錨管的支護方式約束鎖腳，提高支護強度。但由于膨脹性土層隧道圍巖膨脹變形的特殊性，現(xiàn)有的鎖腳錨管技的支護強度不足，未能起到加固圍巖的作用。在臺階轉(zhuǎn)換施工時，易導(dǎo)致隧道初期支護破壞，引起隧道塌方。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工作效率高、省時省力、支護效果好、安全可靠的用于膨脹性土層隧道的“橋式”大鎖腳支護裝置及方法。
`[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
用于膨脹性土層隧道初期支護的支護裝置，包括型鋼、導(dǎo)向管和大鎖腳，所述型鋼兩端固定在相鄰型鋼拱架支護上，且導(dǎo)向管插入帶孔型鋼的孔中，所述的大鎖腳插入到在噴射混凝土施作完成后，由導(dǎo)向管所鉆好的孔中。
[0008]所述的導(dǎo)向管為PVC管。
[0009]所述型鋼的兩端焊接在相鄰型鋼拱架支護上。
[0010]所述帶孔型鋼搭接在中臺階拱腳處兩榀拱架之間，形成“橋式”結(jié)構(gòu)，型鋼采用工字鋼，型號為118~120，在型鋼中間打孔，直徑為Φ 120mm。
[0011 ] 所述PVC管插入型鋼中間的孔中，長度為40~50cm，保證露出噴射混凝土層。
[0012]所述大鎖腳為Φ 108mm無縫鋼花管,長6m,表面梅花形布置溢衆(zhòng)孔。
[0013]用于膨脹性土層隧道初期支護的支護裝置的支護方法，如下:
步驟1.拱架支護架立完成后，隧道采用三臺階七步開挖法，在中臺階拱腳處焊接帶孔的型鋼；步驟2.將PVC管插入型鋼中間的孔中，并固定PVC管；
步驟3.施作噴射混凝土 ；
步驟4以PVC管為導(dǎo)向管，按照現(xiàn)有鎖腳錨桿技術(shù)，將大鎖腳打入圍巖中；
步驟5.注水泥漿液加固圍巖。
[0014]所述的步驟3施作噴射混凝土?xí)r，應(yīng)保證PVC管露出混凝土層，以發(fā)揮其導(dǎo)向管作用。
[0015]本發(fā)明的有益效果如下:
本發(fā)明包括帶孔型鋼、PVC管和大鎖腳，帶孔型鋼搭接在中臺階拱腳處兩榀拱架之間，形成“橋式”結(jié)構(gòu)，一方面將相鄰拱架組合成一個整體，提高拱架的整體性；另一方面使大鎖腳所受圍巖拉拔力由兩榀鋼拱架共同承擔，提高大鎖腳支護強度。大鎖腳在噴射混凝土施作完成后安裝，同時采用Φ 108鋼花管，大大提高了大鎖腳的支撐作用。通過鎖腳錨管的注漿作用可以對其周圍一定范圍內(nèi)圍巖進行加固，另一方面，通過漿液凝結(jié)，提高鎖腳錨管壁面與圍巖的粘結(jié)力，增強了鎖腳錨管對圍巖的錨固作用，提高了錨管的抗拔力，減小了因圍巖應(yīng)力釋放施加給初期支護的作用力，一定程度上限制了隧道向凈空方向的位移。
[0016]由于采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有工作效率高、省時省力、施工操作方便、安全可靠、支護強度高的優(yōu)點，增強鎖腳錨管的錨固作用，提高錨管的抗拔力，充分發(fā)揮鎖腳錨管控制圍巖變形的作用，能夠適應(yīng)膨脹性土層圍巖的變形規(guī)律，大大提高了對圍巖的支護強度，有效地控制了膨脹性土層圍巖的膨脹變形。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為帶孔型鋼搭接在兩榀拱架之間示意圖；
圖2為插入PVC管后側(cè)面圖；
圖3為插入PVC管后立體圖；
圖4為鋼花管結(jié)構(gòu)圖；
圖中1.拱架支護，2.型鋼，3.型鋼中間的孔，4.焊接部位，5.PVC管，6.鋼花管，7.溢漿孔。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0019]本發(fā)明包括型鋼2、PVC管5和大鎖腳，所述型鋼兩端固定在相鄰型鋼拱架支護上，且PVC管插入帶孔型鋼的孔中，所述的大鎖腳插入到在噴射混凝土施作完成后，以PVC管為導(dǎo)向管所鉆好的孔中。
[0020]型鋼的兩端焊接在相鄰型鋼拱架支護上。
[0021]帶孔型鋼搭接在中臺階拱腳處兩榀拱架之間，形成“橋式”結(jié)構(gòu)，型鋼采用工字鋼，型號為118~120，在型鋼中間打孔，直徑為Φ 120mm。
[0022]PVC管5插入型鋼中間的孔中，長度為40~50cm，保證露出噴射混凝土層。
[0023]大鎖腳為Φ 108mm無縫鋼花管6,長6m,表面梅花形布置溢衆(zhòng)孔7。
[0024]【具體實施方式】如下:
首先，圖1中，拱架支護I架立完成后，在中臺階拱腳處焊接帶孔3的型鋼2 ;弟二步，圖2中，將PVC管5插入型鋼中間的孔3中，并固定PVC管5 ;第三步，施作噴射混凝土 ；第四步，以PVC管5為導(dǎo)向管，按照現(xiàn)有鎖腳錨桿技術(shù)，將圖3中的鋼花管6打入圍巖中；第五步，注水泥漿液加固圍巖。
[0025]施作噴射混凝土?xí)r，應(yīng)保證PVC管5露出混凝土層，以發(fā)揮其導(dǎo)向管作用；鋼花管的具體尺寸已在圖3中說明。
【權(quán)利要求】
1.用于膨脹性土層隧道初期支護的支護裝置，其特征在于:包括型鋼、導(dǎo)向管和大鎖腳，所述型鋼兩端固定在相鄰型鋼拱架支護上，且導(dǎo)向管插入帶孔型鋼的孔中，所述的大鎖腳插入到在噴射混凝土施作完成后，由導(dǎo)向管所鉆好的孔中。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述型鋼的兩端焊接在相鄰型鋼拱架支護上。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述型鋼搭接在中臺階拱腳處兩榀拱架之間，形成“橋式”結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述的型鋼采用工字鋼，型號為118?120，在型鋼中間打孔，孔的直徑為Φ 120mm。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述導(dǎo)向管為PVC管，其插入型鋼中間的孔中，PVC管的長度為40?50cm。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述的大鎖腳為Φ108mm無縫鋼花管，長6m,表面梅花形布置溢衆(zhòng)孔。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置的支護方法，其特征在于:如下 步驟1.拱架支護架立完成后，在中臺階拱腳處焊接帶孔的型鋼； 步驟2.將PVC管插入型鋼中間的孔中，并固定PVC管； 步驟3.施作噴射混凝土 ； 步驟4以PVC管為導(dǎo)向管，按照現(xiàn)有鎖腳錨桿技術(shù)，將大鎖腳打入圍巖中； 步驟5.注水泥漿液加固圍巖。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置的支護方法，其特征在于，如下: 所述的步驟3施作噴射混凝土?xí)r，應(yīng)保證PVC管露出混凝土層，以發(fā)揮其導(dǎo)向管作用。
【文檔編號】E21D11/14GK103835731SQ201410065145
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)明者】李樹忱, 李術(shù)才, 馮丙陽, 路剛, 王有余, 徐咸輝 申請人:山東大學(xué)