[發明專利]用于膨脹性土層隧道初期的鋼格柵鋼拱架聯合支護

有效

• 申請號: 201410052603.6
• 申請日: 2014-02-17
• 公開（公告）號: CN103806919A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 李樹忱;馮丙陽;李術才;張露晨;路剛;王有余
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21D11/15;E21D11/18;E21D11/10
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 楊琪

技術領域

本發明涉及一種用于膨脹性土層隧道初期的支護，尤其涉及一種用于膨脹性土層隧道初期的鋼格柵鋼拱架聯合支護。

背景技術

隨著我國交通路網的不斷建設，隧道工程越來越多的出現在線路規劃中，可以預見穿越膨脹性土層隧道的建設將成為困擾隧道工作者的一大難題?；谛聤W法理論，目前在膨脹性土層隧道初期支護中大多采用拱架結合噴射混凝土的支護技術，其中所用拱架主要有型鋼拱架和格柵拱架，但兩種拱架的各自特點限制了初期支護對隧道圍巖支護作用的發揮。

型鋼拱架架設后能夠立即承載，多用于需要立即控制圍巖繼續松弛和塑性區繼續擴大或變形迅速發展的場合，但經常沿著鋼拱架產生環向收縮裂縫，而且，鋼拱架背后的噴射混凝土很難充填密實，影響支護效果。格柵拱架作為一種新型支護拱架，與噴射混凝土結合良好，形成鋼筋混凝土結構體系，并能與圍巖形成一體，有利于提高圍巖的自承載能力；且具有明顯的各向同性、等強度、等剛度和等穩定性的優點，但其抵抗初始變形的能力弱，整體剛度低。

考慮到膨脹性土層隧道開挖后圍巖變形較大，需要快而高的支護強度，因此目前在膨脹性土層隧道施工中大多采用增加型鋼拱架的方式控制圍巖變形。但是，膨脹性土層圍巖的膨脹變形往往導致初期支護開裂、圍巖后期荷載超過型鋼的承載能力，易導致隧道初期支護破壞，引起隧道塌方。

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種用于膨脹性土層隧道初期的鋼格柵鋼拱架聯合支護，它具有工作效率高、省時省力、支護效果好、安全可靠等優點。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種用于膨脹性土層隧道初期的鋼格柵鋼拱架聯合支護，包括拱架裝置和噴射混凝土，所述拱架裝置包括型鋼拱架和鋼格柵，所述型鋼拱架與鋼格柵通過相鄰兩榀鋼格柵中間設置一榀型鋼拱架、相鄰兩榀鋼格柵的一側設置一榀型鋼拱架、相鄰兩榀型鋼拱架的一側設置兩榀鋼格柵或者相鄰兩榀型鋼拱架的一側設置一榀鋼格柵的排列方式布置，所述拱架裝置中相鄰的兩個型鋼拱架之間、兩個鋼格柵之間或者型鋼拱架和鋼格柵之間的拱架間距為50～60cm，在拱架裝置的上下邊緣分別采用連接筋連接組合成一個整體，所述噴射混凝土覆蓋在拱架裝置上。

所述型鋼拱架采用工字鋼，型號為I₂₀、I₂₁或者I₂₂。

所述鋼格柵的主筋采用28mm～32mm的螺紋鋼。

所述連接筋采用22mm螺紋鋼，間距為60cm。

所述噴射混凝土型號為C₂₅，噴層厚度為30～35cm。

本發明的有益效果：

1本發明中鋼拱架與鋼格柵混合布置，排列方式可根據隧道圍巖實際變形規律自由改變，利用型鋼拱架剛度大的特點提高支護初期階段的支護強度，同時發揮格柵拱架的柔性支護作用起到讓壓支護的效果。

2由于鋼格柵與混凝土結合效果優良，形成鋼筋混凝土結構，大大提高了隧道初期支護的后期強度，有效控制了膨脹性土層圍巖的膨脹變形。

3采用連接筋分別在拱架的上下邊緣將相鄰拱架連接在一起，將初期支護骨架組合成一個整體，提高初期支護平面剛度，防止鋼架在隧道縱向方向上扭曲變形。

4與現有技術相比，本發明專門針對膨脹性土層隧道的圍巖變形特性，結合了“鋼格柵和型鋼拱架”支護措施，具有工作效率高、省時省力、施工操作方便、安全可靠、支護強度高的優點，實現了對膨脹土層隧道的有效支護，大大減小了隧道圍巖坍塌發生的幾率；鋼格柵與型鋼拱架的選擇與現行隧道支護常用的拱架是一樣的，通過整合兩種支護技術，充分發揮兩者的各自優點，互相彌補缺點，能夠適應膨脹性土層圍巖的變形規律，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。

附圖說明

圖1為本發明的斷面形狀示意圖；

圖2為本發明實施例1整體結構示意圖；

圖3為本發明實施例2整體結構示意圖；

圖4為本發明實施例3整體結構示意圖；

圖5為本發明實施例4整體結構示意圖.

其中，1.鋼格柵，2.型鋼拱架，3.噴射混凝土，4.拱架間距，5.連接筋。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

實施例1