[發(fā)明專利]型鋼與噴射混凝土組合勁性結(jié)構(gòu)隧道支護(hù)體系及施工方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010464508.2
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111577336A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 路軍富;高涌濤;羅奧雷;譚進(jìn)義;肖錚;朱毅
• 申請（專利權(quán)）人: 成都理工大學(xué)
• 主分類號: E21D11/10
• 分類號: E21D11/10
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 李鵬

本發(fā)明提供一種型鋼與噴射混凝土組合勁性結(jié)構(gòu)隧道支護(hù)體系及施工方法，工字型鋼拱架設(shè)有多榀，沿隧道縱向由內(nèi)至外依次設(shè)置，每榀工字型鋼拱架包括多段拼接的工字型鋼段；每榀工字型鋼拱架的腹板外側(cè)與腹板內(nèi)側(cè)均固定有多個(gè)栓釘剪力件；多個(gè)橫隔板將相鄰兩榀工字型鋼拱架進(jìn)行縱向連接；每個(gè)橫隔板左右兩側(cè)與L型嵌板連接，L型嵌板固定在工字型鋼拱架的腹板上；橫隔板的上部與下部均焊接多個(gè)U型鋼筋，上一塊橫隔板上的U型鋼筋與下一塊橫隔板上U型鋼筋相交，并用鋼絲進(jìn)行綁扎連接；在每榀工字型鋼拱架之間采用噴射混凝土填充，噴射混凝土厚度與工字型鋼拱架齊平。本發(fā)明增強(qiáng)了工字鋼拱架的承載力，并提高了支護(hù)體系與噴射混凝土的粘結(jié)能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隧道的初期支護(hù)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，具體為一種型鋼與噴射混凝土組合勁性結(jié)構(gòu)隧道 支護(hù)體系及施工方法。

背景技術(shù)

近年來隨著國家對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入與推動(dòng)。我國交通建設(shè)取得迅速發(fā)展，特別是隧 道建設(shè)取得了很大進(jìn)步，隧道工程建設(shè)向高地應(yīng)力、軟弱破碎帶等復(fù)雜地質(zhì)條件方向發(fā)展。 在隧道建設(shè)工程中，隧道的初期支護(hù)類型對其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定影響十分重要，一般隧道初期支護(hù)有 木支撐、型鋼支撐、格柵支撐、錨噴支護(hù)等方式。而目前主要采用成品型鋼制造鋼拱架進(jìn)行 支護(hù)，鋼拱架的支護(hù)機(jī)制是在噴射混凝土尚未達(dá)到足夠強(qiáng)度時(shí)，由鋼拱架承受圍巖荷載，減 緩圍巖變形速率，隨著混凝土噴層的凝結(jié)硬化和強(qiáng)度的逐漸增長，圍巖壓力轉(zhuǎn)由噴射混凝土、 鋼拱架、鋼筋網(wǎng)或錨桿復(fù)合支護(hù)體系共同承擔(dān)，但實(shí)際上型鋼和混凝土的協(xié)同作用很差，型 鋼鋼架將噴射混凝土割裂成小塊，使得鋼架和噴射混凝土獨(dú)自承擔(dān)圍巖荷載。同時(shí)型鋼本是 一種在受壓條件下時(shí)容易失穩(wěn)而喪失軸向抗壓能力的材料，型鋼鋼架與噴射混凝土粘結(jié)不好， 與圍巖間的空隙難于用噴射混凝土緊密填充，導(dǎo)致鋼架附近噴射混凝土出現(xiàn)裂縫，型鋼容易 受壓發(fā)生扭曲或剪斷最終破壞喪失其支護(hù)能力。

隧道在進(jìn)行開挖的時(shí)候，圍巖的地質(zhì)條件發(fā)生突變或存在巖層分界面、巖土分界面等不 利結(jié)構(gòu)，隧道施工范圍內(nèi)或周邊出現(xiàn)斷層、破碎帶等不利面等，隧道圍巖容易出現(xiàn)失穩(wěn)，因 此改進(jìn)隧道初期支護(hù)體系，提高隧道整體的承載能力和保證型鋼與噴射混凝土的整體工作性 能已經(jīng)是刻不容緩的重大研究課題，勢在必行。

傳統(tǒng)的支護(hù)方式在當(dāng)下條件日益復(fù)雜多變的工程中受到了極大的挑戰(zhàn)，基于新型的支護(hù) 結(jié)構(gòu)方式亟待提出。即要求隧道初期支護(hù)能提供更大的承載力和支護(hù)阻力外還能增強(qiáng)型鋼拱 架與噴射混凝土間的共同作用。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種型鋼與噴射混凝土組合勁性結(jié)構(gòu)隧 道支護(hù)體系及施工方法。該體系能有效的解決噴射混凝土與型鋼拱架之間粘結(jié)能力弱、協(xié)同 作用差的問題，以及能夠解決型鋼拱架在荷載作用下失穩(wěn)發(fā)生扭曲變形的問題。

本發(fā)明的一種型鋼與噴射混凝土組合勁性結(jié)構(gòu)隧道支護(hù)體系，包括工字型鋼拱架、栓釘 剪力件、橫隔板、U型鋼筋、L型嵌板；

所述的工字型鋼拱架設(shè)有多榀，沿隧道縱向由內(nèi)至外依次設(shè)置，其中每榀工字型鋼拱架 包括多段拼接的工字型鋼段，工字型鋼段的節(jié)點(diǎn)處通過螺栓、法蘭盤連接；

每榀工字型鋼拱架的腹板外側(cè)與腹板內(nèi)側(cè)均固定有多個(gè)栓釘剪力件；

隧道環(huán)向按一定間距設(shè)置多個(gè)橫隔板將相鄰兩榀工字型鋼拱架進(jìn)行縱向連接；

每個(gè)橫隔板左右兩側(cè)與L型嵌板通過六角螺栓進(jìn)行連接，L型嵌板固定在工字型鋼拱架 的腹板上；

橫隔板的上部與下部均焊接多個(gè)U型鋼筋，U型鋼筋沿隧道縱向方向布置，上一塊橫隔 板上的U型鋼筋與下一塊橫隔板上U型鋼筋相交，并用鋼絲進(jìn)行綁扎連接；

在每榀工字型鋼拱架之間采用噴射混凝土填充，噴射混凝土厚度與工字型鋼拱架齊平。

所述栓釘剪力件在工字型鋼拱架的腹板內(nèi)側(cè)與腹板外側(cè)按一定間距平行布置。