[發明專利]一種隧道支護鋼架及其施工方法

在審

• 申請號: 201910707574.5
• 申請日: 2019-08-01
• 公開（公告）號: CN110318784A
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 劉科;酈亞軍;喻渝;陳國棟;甘目飛;王志堅;金強國;王微嘉;尚寒春;劉雄偉
• 申請（專利權）人: 中鐵二院成都勘察設計研究院有限責任公司
• 主分類號: E21D11/18
• 分類號: E21D11/18;E21D11/24
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 范文苑

本發明公開了一種隧道支護鋼架及其施工方法，該裝置包含拱部單元和兩個邊墻單元，所述拱部單元和兩個邊墻單元均為管狀構件，所述拱部單元和兩個邊墻單元中均填充有混凝土，兩個所述邊墻單元分別鉸接連接于所述拱部單元的兩端，每個所述邊墻單元與拱部單元能夠通過卡扣部件鎖定。采用本裝置有效控制接頭數量，保證了鋼架支護強度，能夠發揮鋼管混凝土組合結構的優良性能，較大程度提高了軟弱圍巖隧道支護強度，鋼架能夠一次性整體吊裝至安裝位置，并且能夠直接采用機械臂使其完成安裝，無需人工作業，大幅提高安裝效率，縮短工期，節省人工成本，保障施工安全性，充分發揮機械化優勢，極大程度縮短單工序作業時間，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明涉及隧道工程施工技術領域，特別涉及一種隧道支護鋼架及其施工方法。

背景技術

傳統隧道修建過程中，大多采用人工作業多臺階分部施工工法，施工時開挖一部分支護一部分。其中支護結構一般采用復合式襯砌結構，包括初期支護與二次襯砌，其中，初期支護結構在施工過程中極為重要，直接影響到施工安全。

現有技術中初期支護主要采用的是噴錨網組合支護，在軟弱圍巖地段需設置鋼架加強支護，一般采用工字鋼、H型鋼制作鋼架。由于鋼架重量較大，通常將隧道整環鋼架分成至少七個單元，每個單元采用人工通過拼接成一個整體，但鋼架整體性較差，接頭處易變形，加之初期支護與圍巖協調變形產生較大的切向位移，采用工字鋼、H型鋼鋼架支護強度過低，極易被壓潰而破壞，尤其是接頭處，只能通過加大鋼架自身強度和減小加鋼架間距進行支護，該結構成本高昂，施工效率低下。

雖然近幾年逐漸出現了大型機械輔助人工進行施工作業，如采用多臂鋼架安裝臺車采用機械臂對鋼架單元逐一進行舉升，再準確定位后由人工進行接頭螺栓連接，但由于鋼架結構形式與機械作業方法不能良好的匹配，該方法施工單工序時間較長，經濟性較差，尚未得到有效推廣應用。

綜合以上背景，在軟弱圍巖隧道采用機械化全斷面施工時，急需一種新的鋼架結構形式與一種安全、快速的鋼架施工方法，縮短施工工序時間，以加快機械化施工進度。

發明內容

本發明的目的在于克服在軟弱圍巖地層隧道中現有技術支護強度不足，且常采用人工作業施工安全風險極高、施工效率低下、施工成本高、施工工序耗時長等上述不足，提供一種隧道支護鋼架及其施工方法。

為了實現上述目的，本發明提供了以下技術方案：

一種隧道支護鋼架，包含拱部單元和兩個邊墻單元，所述拱部單元和兩個邊墻單元均為管狀構件，所述拱部單元和兩個邊墻單元中均填充有混凝土，兩個所述邊墻單元分別鉸接連接于所述拱部單元的兩端，每個所述邊墻單元與拱部單元能夠通過卡扣部件鎖定。

采用本發明所述的一種隧道支護鋼架，將鋼架分為三個單元，減少分隔單元，有效控制接頭數量，減少對鋼架整體受力強度的削弱，保證了鋼架支護強度，并且有利于提高安裝施工效率，采用管狀構件中填充混凝土的結構形式來代替現有的工字鋼、H型鋼，能夠發揮鋼管混凝土組合結構的優良性能，較大程度提高了軟弱圍巖隧道支護強度，兩個所述邊墻單元分別鉸接連接于所述拱部單元，能夠一次性整體吊裝至安裝位置，并且直接通過分別轉動兩個所述邊墻單元使其與所述拱部單元自動對接嵌入即可完成安裝，連接穩定可靠，具有夾爪的機械臂就能夠完成對接嵌入工作，大幅提高安裝效率，縮短工期，節省人工成本，保障施工安全性，充分發揮機械化優勢，極大程度縮短單工序作業時間，具有良好的應用前景。

優選的，兩個所述邊墻單元與拱部單元的鉸接軸均位于所述管狀構件的內側。

即鉸接轉軸靠近襯砌一側，兩個所述邊墻單元均能向內轉動，有效節省占用空間，便于運輸及存放。