[發明專利]用于膨脹性土層隧道初期支護的支護裝置及支護方法

無效

• 申請號: 201410065145.X
• 申請日: 2014-02-25
• 公開（公告）號: CN103835731A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 李樹忱;李術才;馮丙陽;路剛;王有余;徐咸輝
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: E21D11/14
• 分類號: E21D11/14
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭華清

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技術領域

本發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

我國山嶺眾多，工程地質條件復雜，在隧道工程建設過程中，經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，在施工隧道臺階轉換時，若拱腳不能得到有效約束，隧道經常會出現初支開裂、圍巖大變形等工程難題。

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、墻腳部位打設具有一定下插角和數量的錨桿，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圍巖進行注漿加固，提高圍巖強度。

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。在臺階轉換施工時，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。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

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，由導向管所鉆好的孔中。

所述的導向管為PVC管。

所述型鋼的兩端焊接在相鄰型鋼拱架支護上。

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”結構，型鋼采用工字鋼，型號為I18～I20，在型鋼中間打孔，直徑為φ120mm。

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。

所述大鎖腳為Φ108mm無縫鋼花管，長6m，表面梅花形布置溢漿孔。

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管為導向管，按照現有鎖腳錨桿技術，將大鎖腳打入圍巖中；

步驟5.注水泥漿液加固圍巖。?

所述的步驟3施作噴射混凝土時，應保證PVC管露出混凝土層，以發揮其導向管作用。

本發明的有益效果如下：

本發明包括帶孔型鋼、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”結構，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φ108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圍巖進行加固，另一方面，通過漿液凝結，提高鎖腳錨管壁面與圍巖的粘結力，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。

由于采用上述技術方案，與現有技術相比，本發明具有工作效率高、省時省力、施工操作方便、安全可靠、支護強度高的優點，增強鎖腳錨管的錨固作用，提高錨管的抗拔力，充分發揮鎖腳錨管控制圍巖變形的作用，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管后側面圖；

圖3為插入PVC管后立體圖；

圖4為鋼花管結構圖；?

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

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

本發明包括型鋼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管為導向管所鉆好的孔中。