[發(fā)明專利]一種用于地下工程的雙曲拱支護(hù)結(jié)構(gòu)及施工方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710172595.2
• 申請(qǐng)日: 2017-03-21
• 公開（公告）號(hào): CN106894830A
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫克國(guó);仇文革;許煒萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): E21D11/18
• 分類號(hào): E21D11/18;E21D11/38;E21D11/10;E21D20/00;E21F16/02
• 代理公司: 重慶上義眾和專利代理事務(wù)所(普通合伙)50225
• 代理人: 孫人鵬

1.一種用于地下工程的雙曲拱支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括圍巖(1)、雙曲拱支護(hù)結(jié)構(gòu)(2)和洞體(3)，所述雙曲拱支護(hù)結(jié)構(gòu)(2)和所述洞體(3)之間施工二次襯砌(7)；在所述雙曲拱支護(hù)結(jié)構(gòu)(2)和所述圍巖(1)之間施工初期支護(hù)(8)；在所述雙曲拱支護(hù)結(jié)構(gòu)(2)和所述圍巖(1)之間設(shè)置初期支護(hù)(8)和二次襯砌(7)，所述初期支護(hù)(8)位于所述圍巖(1)與所述二次襯砌(7)之間；所述雙曲拱支護(hù)結(jié)構(gòu)(2)位于所述圍巖(1)和所述洞體(3)之間，該雙曲拱支護(hù)結(jié)構(gòu)(2)包括弧形拱(4)和仰拱(5)，所述弧形拱(4)環(huán)向弧度與所述洞體(3)環(huán)向弧度相匹配，所述弧形拱(4)縱向表面呈波浪形，該弧形拱(4)至少由兩個(gè)雙曲拱單元(6)拼接而成，相鄰的兩個(gè)所述雙曲拱單元(6)在波浪形邊上固定連接，雙曲拱單元(6)采用各向同性介質(zhì)，具有充分的抗拉、抗壓強(qiáng)度和較高的彈性模量的鋼制成的，該雙曲拱單元(6)為薄層狀；

所述地下工程雙曲拱支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法為：根據(jù)圍巖等級(jí)、荷載大小、洞體開挖輪廓線和開挖方式確定地下空間支護(hù)方式，

a:確定將雙曲拱結(jié)構(gòu)(2)作為復(fù)合式襯砌的初期支護(hù)，則采用以下步驟：

步驟一：根據(jù)確定的支護(hù)方式，設(shè)計(jì)并預(yù)制雙曲拱單元(6)；

步驟二：開挖洞體(3)前方的巖土體，在開挖過程中做好超欠挖控制工作，使洞體(3)具備拼裝條件；

步驟三：在洞體(3)內(nèi)進(jìn)行弧形拱(4)連接固定工作，在連接過程中，按照先幫拱后頂拱的順序進(jìn)行連接，并做到隨挖隨支；

步驟四：在預(yù)制孔(11)中施工鉆孔，鉆孔施工完成后，在鉆孔內(nèi)安裝錨索(12)或錨桿(13)；

步驟五：將弧形拱(4)外表面波浪形凹槽作為排水通道，在弧形拱(4)的端部沿洞體縱向方向埋設(shè)排水管(14)；

步驟六：在弧形拱(4)內(nèi)表面鋪設(shè)防水板，施作二次襯砌(7)，并完成排水管14周圍混凝土澆筑工作；

步驟七：待洞體貫通后或每施工500m-1000m后，再澆筑仰拱(5)，施工排水溝(15)；

b:確定將雙曲拱結(jié)構(gòu)(2)作為單層襯砌，則采用以下步驟：

步驟一：根據(jù)確定的支護(hù)方式，設(shè)計(jì)并預(yù)制雙曲拱單元(6)；

步驟二：開挖洞體(3)前方的巖土體，在開挖過程中做好超欠挖控制工作，使洞體(3)具備拼裝條件；

步驟三：在洞體(3)內(nèi)進(jìn)行弧形拱(4)連接固定工作，在連接過程中，按照先幫拱后頂拱的順序進(jìn)行連接，并做到隨挖隨支；

步驟四:充填弧形拱(4)外表面波浪形凹槽；

步驟五：將弧形拱(4)的內(nèi)表面凹槽填充或?qū)⒅苯討覓旃苈?、電纜；

步驟六：待洞體貫通后或每施工500m-1000m后，再澆筑仰拱(5)，施工排水溝(15)；

c:確定將雙曲拱結(jié)構(gòu)(2)作為復(fù)合式襯砌的二次襯砌，則采用以下步驟：

步驟一：根據(jù)確定的支護(hù)方式，設(shè)計(jì)并預(yù)制雙曲拱單元(6)；

步驟二：對(duì)洞體周邊的圍巖(1)進(jìn)行初期支護(hù)(8)，之后敷設(shè)排水系統(tǒng)，鋪設(shè)防水板；

步驟三:充填弧形拱(4)外表面波浪形凹槽；

步驟四：將弧形拱(4)的內(nèi)表面凹槽填充或?qū)⒅苯討覓旃苈?、電纜；

步驟五:待洞體貫通后或每施工500m-1000m后，再澆筑仰拱(5)，施工排水溝(15)；

d：確定將雙曲拱結(jié)構(gòu)用于既有隧道的加強(qiáng)支護(hù)，則采用以下步驟：

步驟一：根據(jù)確定的支護(hù)方式，結(jié)合洞體支護(hù)體系、病害特征和荷載大小設(shè)計(jì)并預(yù)制雙曲拱單元(6)；

步驟二：視工程具體情況對(duì)需要補(bǔ)強(qiáng)或加固的基面進(jìn)行處理，然后進(jìn)行雙曲拱單元(6)的現(xiàn)場(chǎng)拼裝和固定工作；

步驟三：充填弧形拱(4)外表面波浪形凹槽；

步驟四:將弧形拱(4)的內(nèi)表面凹槽填充或?qū)⒅苯討覓旃苈?、電纜，澆筑仰拱(5)，完成隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的加固和補(bǔ)強(qiáng)工作。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于地下工程的雙曲拱支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于：相鄰兩個(gè)所述雙曲拱單元(6)波浪形邊采用連接件(9)或拼接孔相鎖定的方式連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于地下工程的雙曲拱支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于：相鄰所述雙曲拱單元(6)波浪形邊采用螺栓固定(10)的方式連接，相鄰所述雙曲拱單元(6)弧形邊采用搭接但不固定的方式連接。