[發明專利]一種用于軟弱圍巖大斷面隧道的初支腳部支撐裝置及方法

有效

• 申請號: 202010044035.0
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111058873B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 張連震;韓子川;翁賢杰;李玉生;樊文勝;王洪超;劉軍;楚云添;張龍生;王紀偉;王建輝;王潤生
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21D11/30
• 分類號: E21D11/30;E21D11/18;E21D11/10;E21D11/22
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發明公開了一種用于軟弱圍巖大斷面隧道的初支腳部支撐裝置及方法，包括相連接的連接型鋼、鋼板和注漿管棚，其中注漿管棚能夠用于將漿液打入圍巖中；連接型鋼和鋼板均包括多個，每個連接型鋼的兩端均分別連接鋼板以組成連接部，相鄰的連接部用于共同連接同一初支型鋼；注漿管棚包括多個，每個注漿管棚均穿過并連接對應的連接型鋼；注漿管棚位于相鄰的初支型鋼的中間位置，相鄰的注漿管棚關于初支型鋼對稱。本發明通過該加固裝置可實現對初支型鋼腳部的加固，減少連接型鋼的變形沉降，保證隧道內的施工安全。

技術領域

本發明涉及隧道施工領域，具體的，涉及一種用于軟弱圍巖大斷面隧道的初支腳部支撐裝置及方法。

背景技術

在大斷面隧道開挖施工過程中，隧道有時會不可避免地穿越富水斷層破碎帶、全強風化軟巖等軟弱圍巖，由于軟弱圍巖自穩能力較差、抵抗變形能力較差，在初支拱架施作后，在圍巖壓力作用下很容易發生初支拱架沉降變形，嚴重威脅隧道開挖施工安全。為防止初支型鋼拱架發生沉降，在施工中通常在初支型鋼拱架腳部進行補強，補強的方法有注漿法、鎖腳錨桿(管)等方法。注漿法是通過向軟弱圍巖注漿對圍巖進行加固，提高圍巖的自承能力，減少初支型鋼拱架的荷載，達到初支型鋼腳部補強的目的。鎖腳錨桿(管)是在初支型鋼拱架腳部向圍巖內打入鎖腳錨桿(管)，并進行注漿。與注漿法相比，該方法能將錨桿(管)與初支型鋼連接起來形成一個整體，錨桿(管)打入圍巖當中并配合注漿加固的作用，將初支型鋼上的荷載傳遞到腳部圍巖上，能夠有效的控制初支型鋼的變形沉降。

但是，發明人認為，上述兩種方法均存在以下不足：①二者只適用于地質情況較好，圍巖承載力較高的情況，當遇到軟弱圍巖時，圍巖承載力較低，地質條件較差，注漿法和打錨桿(管)的作用效果不明顯。②二者是局部加固，只能加固單榀初支型鋼的腳部，其加固作用不能影響其他初支型鋼。③二者只加固單榀初支型鋼，各榀初支型鋼之間沉降不均勻，初支的整體性較差。

發明內容

為了解決現有的軟弱圍巖大斷面隧道的初支型鋼腳部沉降的問題，本發明提供了一種用于軟弱圍巖大斷面隧道的初支腳部支撐裝置及方法，通過該支撐裝置可實現對初支型鋼腳部的加固，減少初支型鋼的變形沉降，保證隧道內的施工安全。

本發明的第一目的，是提供一種用于軟弱圍巖大斷面隧道的初支腳部支撐裝置。

本發明的第二目的，是提供一種用于軟弱圍巖大斷面隧道的初支腳部支撐方法。

為實現上述發明目的，本發明公開了下述技術方案：

第一方面，本發明公開了一種用于軟弱圍巖大斷面隧道的初支腳部支撐裝置，包括相連接的連接型鋼、鋼板和注漿管棚，其中注漿管棚能夠用于將漿液打入圍巖中；連接型鋼和鋼板均包括多個，每個連接型鋼的兩端均分別連接鋼板以組成連接部，相鄰的連接部用于共同連接同一初支型鋼；注漿管棚包括多個，每個注漿管棚均穿過并連接對應的連接型鋼；注漿管棚位于相鄰的初支型鋼的中間位置，相鄰的注漿管棚關于初支型鋼對稱。

進一步，所述注漿管棚相對于圍巖的對應位置的切面傾斜打入到圍巖當中。

進一步，多個連接型鋼均位于同一水平面，以經過連接型鋼的頂側翼板的面為水平基準面，以經過連接型鋼腹板且垂直于水平基準面的面為豎直基準面；注漿管棚傾斜于豎直基準面。

進一步，所述注漿管棚與所述豎直基準面傾斜的角度為70°～75°。

進一步，所述注漿管棚穿過所述連接型鋼腹板，連接型鋼腹板的高大于注漿管棚的管徑，連接型鋼的長度等于相鄰的初支型鋼間的間距。

進一步，所述鋼板呈矩形，所述鋼板的長度大于初支型鋼腹板的高，所述鋼板的寬大于連接型鋼腹板的高；

所述鋼板分別與連接型鋼的兩個端部焊接連接，焊接時連接型鋼的端部位于鋼板的中心位置，鋼板長邊與連接型鋼翼緣平行，鋼板短邊與連接型鋼腹板平行。