[实用新型]方钢约束混凝土拱架壁后充填锚注支护体系

说明书

技术领域

本实用新型涉及隧道支护领域，尤其涉及方钢约束混凝土拱架壁后充填锚注支护体系。

背景技术

随着我国经济社会的发展，大断面公路、铁路隧道修建越来越多，随之面临的支护问题也越来越突出。尤其是当隧道埋深、断面设计较大，或是处于某些软弱地层之中时，隧道围岩松散破碎，开挖后围岩自稳时间短，而传统的锚杆、喷射混凝土或钢拱架，不能及时提供足够的初期支护抗力，而造成隧道围岩变形严重甚至坍塌破坏，因此，为了维持围岩稳定和保证隧道设计断面，必须寻求一种高强的支护技术，以保证隧道在开挖后短时间内给围岩提供强有力的支护。

隧道初期支护技术通常采用喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢拱架等单一或组合的结构形式。其中，现有隧道钢拱架常由工字钢拼接而成，主要用于围岩条件较差的隧道支护，但是在一些围岩应力非常高或是地质条件极为复杂的隧道中，传统钢拱架出现失稳破坏也是屡见不鲜，其支护强度也面临着新的考验与挑战。而约束混凝土技术作为建筑、桥梁工程中一种较为成熟的加固技术，其成本低廉，支护强度较高，应用较为广泛，但是在隧道支护工程中该技术还未曾得到推广。一般的，常用的约束混凝土结构主要包括圆钢约束混凝土与方钢约束混凝土两种类型，与方钢约束混凝土相比，若将圆钢约束混凝土结构用于隧道支护，则会造成圆钢管与围岩表面形成线接触，支架受力不合理，承载性能不能有效发挥；同时，圆钢约束混凝土结构拼接较困难，增加现场施工难度，影响隧道掘进速度。因此，本实用新型选用方钢约束混凝土结构，将该技术引入到隧道支护工程领域，代替现有传统的工字钢拱架，旨在提出一种适用于软弱破碎围岩的快速、经济、高强的隧道初期支护形式，保证隧道开挖围岩的稳定。

实用新型内容

为解决现有技术存在的不足，本实用新型针对现有隧道初期支护中钢拱架支护强度不足的缺点，提出了一种高强、稳定、受力合理的适用于软弱破碎围岩隧道初期支护的方钢约束混凝土拱架壁后充填锚注支护体系。本实用新型适用于软弱破碎围岩隧道等地下工程的支护，具有强度高、稳定性好、受力合理等优点，能够有效提高隧道开挖后初期支护强度，保证隧道围岩稳定性。

为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下：

方钢约束混凝土拱架壁后充填锚注支护体系，包括高强锚杆、注浆锚杆、注浆锚索及多个方钢约束混凝土拱架，相邻方钢约束混凝土拱架之间用纵向梁连接，纵向梁上设置有锚杆孔，纵向梁锚杆通过锚杆孔穿过纵向梁再锚入到围岩中，方钢约束混凝土拱架与围岩之间设有壁后充填层，纵向梁锚杆将方钢约束混凝土拱架、壁后充填层与隧道围岩连接在一起。

所述高强锚杆、注浆锚杆、注浆锚索均在架设方钢约束混凝土拱架之前进行施打。

所述方钢约束混凝土拱架为与隧道形状一致的封闭式结构。

所述方钢约束混凝土拱架包括多段约束方钢管，相邻约束方钢管之间通过方钢约束混凝土拱架节点相连。

所述约束方钢管内填充混凝土。

所述方钢约束混凝土拱架节点包括焊接在方钢管内侧的内隔板及连接约束方钢管的套筒，套筒外侧设有双U形加强护板。

所述纵向梁为箱型截面形状的钢梁。

所述相邻方钢约束混凝土拱架的对立侧均设有纵向梁连接基座，纵向梁连接基座开孔与纵向梁连接处开孔一致，纵向梁与纵向梁连接基座之间通过螺栓连接。

所述纵向梁连接基座形状为“L”形，纵向梁连接基座开孔为椭圆形。

所述壁后充填层包括挂设在纵向梁内侧的钢筋网，钢筋网上铺设高强高韧性防渗漏膜，壁后充填层内充填材料。

所述高强高韧性防渗漏膜每两架铺设一道，采用搭接的方式进行连接。

所述方钢约束混凝土拱架表面焊接有挂设钢筋网的多个挂钩。

所述注浆锚索为高强中空注浆锚索，注浆锚杆、注浆锚索与高强锚杆交替断面布置。

方钢约束混凝土拱架壁后充填锚注支护体系的施工方法，包括以下步骤：

步骤一：开挖隧道左上方第一部分围岩，锚喷施工后，安装注浆锚杆、注浆锚索并注浆，架设第一道方钢约束混凝土拱架；

步骤二：开挖隧道左下方第二部分围岩，锚喷施工后，安装注浆锚杆、注浆锚索并注浆，架设第二道方钢约束混凝土拱架；

步骤三：开挖隧道右上方第三部分围岩，锚喷施工后，安装注浆锚杆、注浆锚索并注浆，架设第三道方钢约束混凝土拱架；

步骤四：开挖隧道右上方第四部分围岩，锚喷施工后，安装注浆锚杆、注浆锚索并注浆，架设第四道方钢约束混凝土拱架；

步骤五：施做底拱，完成约束混凝土拱架安装；