[发明专利]具有背贴式散体填充袋的隧道拱架及其安装方法

说明书

本发明公开了一种具有背贴式散体填充袋的隧道拱架及其安装方法。拱架括多个拱段，每个拱段与围岩接触的一面设置填充袋，填充袋采用透水、透气材料制成，填充袋内的填充物为散状固体材料，遇液体或气体凝固剂可快速凝固。填充物装入填充袋内后，用绑袋绳绑扎固定在拱架上，架设拱段，向填充袋表面喷凝固剂，使得填充物凝固。与现有技术相比，本发明能与围岩完全紧密贴合，具有受理均匀、承载力高、成本低廉、施工速度快、操作简单、安全等优点，可广泛适用于隧道施工中。

技术领域

本发明属于隧道工程矿山法施工领域，涉及具有背贴式散体填充袋的隧道拱架及其安装方法。

背景技术

拱架是矿山法开挖隧道中最重要的支护构件之一，对隧道的稳定性和施工人员的人身安全起着重要作用。但是，不管采用哪种开挖方法，不管开挖如何精心，开挖面都是凹凸不平的，拱架很难与围岩紧密地、全面地直接接触，即使有接触也是局部的；再加上架设不到位，可以说拱架与围岩是不密贴的，存在局部或全部悬空的状态。在这种情况下，拱架多数受局部集中荷载或偏压荷载的作用，因此，型钢钢架是易于变形（易于弯曲或屈服）的支护构件。为此，拱架架设后要用垫块、楔块等楔紧，以调整力的分布，使之充分发挥支护作用。试验结果表明，拱架与围岩接触点越多，接触越紧密，拱架的承载力越高。《铁路隧道工程施工技术指南》中规定：“沿钢架外缘每隔2米用钢楔或混凝土预制块楔紧”，但由于围岩表面凹凸不平，无规律可循，每榀拱架所需的楔块尺寸都不同，制造成本很高；拱架架设完成后，在拱架与围岩的间隙间打入楔块，劳动强度大，而且击打的振动力可能会振落围岩中的小石块，威胁施工人员的安全，因此在实际工程中拱架上没有设置楔块，拱架与围岩基本不接触。。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种能与围岩完全紧密贴合的隧道拱架，它具有承载力高、成本低廉、施工速度快、操作简单、安全等优点。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

具有背贴式散体填充袋的隧道拱架，包括n个拱段，其中n为不小于1的正整数，所述的n个拱段中，每个拱段与围岩接触的一面设置m个填充袋，m为不小于1的正整数，所述的填充袋采用透水、透气材料制成，保证液体或气体凝固剂能渗透进入袋体，填充袋内的填充物为干燥状态下易变形、遇液体或气体凝固剂可快速凝固、凝固时微膨胀的固体材料。

优选的，所述的拱架上设置若干圆孔，填充袋通过绳子绑扎固定在拱架上，绳子穿过拱架上的圆孔。

更优选的，所述的填充袋采用土工布制作，宽度拱架宽度相等，体积等于拱架与围岩之间间隙的体积。

更优选的，所述的填充物为喷射混凝土干拌料，凝固剂为水。拱架一般与喷射混凝土联合使用，填充物采用喷射混凝土干拌料，可使拱架与周围喷射混凝土更好的贴合。

具有背贴式散体填充袋的隧道拱架的安装方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

步骤1：隧道开挖后，用三维激光扫描得出拱架与围岩之间间隙的体积；

步骤2：间隙体积除以填充物的凝固膨胀系数得出填充物体积；

步骤3：将填充物装入填充袋内，并用扎口绳绑紧袋口；

步骤4：将填充袋用绳子绑扎固定在拱架上，绳子穿过拱架上的圆孔；

步骤5：架设拱架；

步骤6：向填充袋表面喷凝固剂，使得填充物凝固。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1.不论开挖面多么凹凸不平，拱架都能与围岩紧密地、全面地直接接触，不存在局部或全部悬空的状态，拱架受力均匀，能充分发挥拱架的承载力；

2.填充袋、填充物和凝固剂采用隧道施工常用的材料制作，成本低廉；