[发明专利]具有弹性注浆袋的隧道拱架及其安装方法

说明书

本发明公开了有弹性注浆袋的隧道拱架及其安装方法。拱架与围岩接触的一面设置有注浆袋，注浆袋采用柔性弹性材料制成，注浆袋被胶粘结在拱架背面，拱架安装后，将浆液注入注浆袋中，注浆袋膨胀，充满拱架与不规则围岩的间隙，浆液凝固后拱架与围岩密切贴合。与现有技术相比，本发明能充分发挥拱架的承载力高、受力均匀、成本低廉、施工速度快、操作简单、安全等优点，可广泛适用于各种钻爆法隧道施工中。

技术领域

本发明属于隧道工程钻爆法施工领域，涉及具有弹性注浆袋的隧道拱架及其安装方法。

背景技术

拱架是采用钻爆法开挖隧道过程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，此时的拱架是极易变形（易于弯曲或屈服）。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：“沿拱架外缘每隔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与围岩完全没有紧密贴合。。

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，它具有受力均匀、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：

具有弹性注浆袋的隧道拱架，其特征在于，包括拱架包括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个柔性弹性注浆袋，其中m为不小于1的正整数，所述的注浆袋设置有注浆管和排气管，所述的注浆管连接注浆系统。

优选的，所述的注浆袋的材料为弹性土工膜。

优选的，所述的注浆袋的宽度不大于拱段宽度的1.5倍，膨胀后最大体积不小于拱段与围岩之间间隙的体积。

优选的，所述的注浆袋被胶粘结在拱段与围岩接触的一面上。

优选的，所述的注浆袋一侧设置有注浆管，另一侧设置有排气管，所述的注浆管和排气管配有堵管塞。

具有弹性注浆袋的隧道拱架的安装方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤1：隧道开挖后，用三维激光扫描仪扫描得出拱段与围岩之间间隙的体积；

步骤2：选取注浆袋的宽度不大于拱段宽度的1.5倍，而且膨胀后最大体积不小于拱段与围岩之间间隙的体积的注浆袋，将其用胶粘结在拱段与围岩的接触的一面上；

步骤3：架设拱段；

步骤4：连接注浆管与注浆系统；

步骤5：打开阀门，启动注浆泵，将浆液注入注浆袋，并记录流量表和压力表的读数；

步骤6：当流量表读数等于拱段与围岩之间间隙的体积或压力表读数达到拱架最大承载力时，停止注浆，断开注浆管与注浆系统，用堵管塞封堵注浆管和排气管。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1.注浆袋材质为柔性弹性材料，袋内注入充足的浆液后，不论开挖面多么凹凸不平，注浆袋都可以完全填充拱架与围岩间的间隙，使拱架受力均匀，能充分发挥拱架的承载力；

2.注浆袋采用常用的土工材料制作，成本低廉；