[發明專利]用于支護隧道拱部的拱頂鋼架與隧道施工方法

有效

• 申請號: 201310425531.0
• 申請日: 2013-09-17
• 公開（公告）號: CN103603679A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 張維世;呼梟;何寶華;張青;馬鳳偉;張端陽;史趙鵬;史茂林
• 申請（專利權）人: 中國神華能源股份有限公司;神華準池鐵路有限責任公司;中鐵十二局集團第二工程有限公司
• 主分類號: E21D11/18
• 分類號: E21D11/18;E21D9/00;E21D11/00;E21D11/10
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 黃志興;董彬

技術領域

本發明涉及一種易于發生坍塌的隧道的開挖施工方法及其支護工具。

背景技術

黃土隧道施工最常用的開挖方法有三臺階七部流水作業法和環形導坑預留核心土法等。但對于施工過程中易于發生坍塌的隧道，例如砂質黃土、風積砂質黃土和濕陷性土質隧道時，由于圍巖應力大于黃土直立方向的強度，會造成開挖工作面的失穩，容易造成施工安全事故和質量事故。因此，有必要在開挖過程中對隧道拱部進行特別支護，并對開挖施工方法進行改進。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于支護隧道拱部的拱頂鋼架，以及利用該拱頂鋼架進行施工的隧道施工方法，以安全可靠地對易于發生坍塌的隧道進行開挖施工。

為實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種用于支護隧道拱部的拱頂鋼架，該拱頂鋼架包括彎拱形本體部和拱架斜撐，該拱架斜撐的一端固定連接在所述本體部的外緣上，另一端傾斜向下地朝向所述本體部的末端方向延伸以支撐所述本體部。

優選地，所述拱架斜撐為多個，該多個所述拱架斜撐對稱地設置在所述本體部的兩側。

優選地，所述拱架斜撐與水平面之間的傾斜夾角為30°～60°。

優選地，所述本體部的外緣上安裝有連接鋼板，所述拱架斜撐固定連接于所述連接鋼板上。

優選地，所述拱架斜撐與所述本體部之間設有加強筋。

優選地，該拱頂鋼架的本體部包括依次連接的多個弧形鋼架段，相鄰兩個所述弧形鋼架段之間通過鋼架連接板相連。

根據本發明的一個方面，還提供了一種隧道施工方法，該施工方法包括在開挖后的隧道拱部安裝根據本發明上述的用于支護隧道拱部的拱頂鋼架，其中所述拱架斜撐斜向下插入并支撐在所述隧道拱部的周壁上。

優選地，往開挖后的所述隧道拱部的拱壁上初噴混凝土后再安裝所述拱頂鋼架，并且在安裝該拱頂鋼架后往所述拱壁上復噴混凝土。

優選地，所述拱頂鋼架的本體部包括依次連接的多個弧形鋼架段，相鄰兩個所述弧形鋼架段之間通過鋼架連接板相連；

其中，該施工方法包括在所述鋼架連接板處往所述隧道拱部的拱壁內插入注漿鋼管以向所述拱壁內的裂縫中注漿加固。

優選地，在隧道斷面上劃分為中部核心土部分以及該中部核心土部分兩側的第一側洞室部分和第二側洞室部分，所述第一側洞室部分包括第一側洞室上臺階部和第一側洞室下臺階部，所述第二側洞室部分包括第二側洞室上臺階部和第二側洞室下臺階部，所述中部核心土部分包括從上至下的中部核心土上臺階部、中部核心土下臺階部、中部導坑上臺階部和中部導坑下臺階部；所述施工方法采用分部施工并且依次開挖所述第一側洞室上臺階部、第一側洞室下臺階部、第二側洞室上臺階部、第二側洞室下臺階部、中部核心土上臺階部、中部核心土下臺階部、中部導坑上臺階部和中部導坑下臺階部。

優選地，該施工方法的分部施工包括：

步驟一：對所述第一側洞室上臺階部進行超前支護，而后開挖并在開挖后往該第一側洞室上臺階部的掌子面上初噴混凝土，然后往所述周壁上初噴混凝土并安裝第一側臨時拱頂，而后繼續往所述周壁上噴混凝土至設計厚度；

步驟二：開挖所述第一側洞室下臺階部并在開挖后往該第一側洞室下臺階部的掌子面和周壁上噴混凝土，然后在所述周壁上安裝第一側連接鋼架和第一側臨時豎撐并繼續往所述周壁上噴混凝土至設計厚度；

步驟三：對所述第二側洞室上臺階部進行超前支護，而后開挖并在開挖后往該第二側洞室上臺階部的掌子面上初噴混凝土，然后往所述周壁上初噴混凝土并安裝第二側臨時拱頂并繼續往所述周壁上噴混凝土至設計厚度；

步驟四：開挖所述第二側洞室下臺階部并在開挖后往該第二側洞室下臺階部的掌子面和周壁上噴混凝土，然后在所述周壁上安裝第二側連接鋼架和第二側臨時豎撐并繼續往所述周壁上噴混凝土至設計厚度；

步驟五：對所述中部核心土上臺階部進行超前支護，而后開挖以形成所述隧道拱部，并在開挖后往該中部核心土上臺階部的掌子面上噴混凝土，然后往所述隧道拱部的拱壁上初噴混凝土并安裝所述拱頂鋼架，而后繼續往所述拱壁上噴混凝土至設計厚度；

步驟六：開挖所述中部核心土下臺階部，噴混凝土封閉該中部核心土下臺階部的掌子面；

步驟七：開挖所述中部導坑上臺階部，噴混凝土封閉該中部導坑上臺階部的掌子面，并且安裝橫撐；

步驟八：開挖所述中部導坑下臺階部，噴混凝土封閉該中部導坑下臺階部的掌子面，并往該中部導坑下臺階部的底部初噴混凝土，安設底部仰拱后往所述底部復噴混凝土至設計厚度；