[发明专利]一种能实现预应力的装配式隧道支护装置及方法

说明书

本发明公开了一种能实现预应力的装配式隧道支护装置及方法，装置包括：上台阶拼装刚性支护结构和下台阶拼装刚性支护结构；其中，上台阶拼装刚性支护结构的形状与隧道内的上台阶内壁形状相匹配，能支护在隧道内的上台阶内壁上；下台阶拼装刚性支护结构的形状与隧道内的下台阶内壁形状相匹配，能支护在隧道内的下台阶内壁上；上台阶拼装刚性支护结构与下台阶拼装刚性支护结构的相对端连接构成整个隧道内壁的拼装刚性支护结构。该支护装置由于是拼装结构，方便使用且刚性好，承载能力大。

技术领域

本发明涉及地下隧道支护领域，特别是涉及一种能实现预应力的装配式隧道支护装置及方法。

背景技术

在隧道支护领域，目前常采用钢筋混凝土对隧道或地下洞室进行支护。然而网喷混凝土施工具有施工速度慢、网喷质量不易保证、扬尘污染重、作业条件差等问题。尤其是混凝土属刚性材料，在振动荷载作用下易产生裂缝，造成渗漏水，在高寒地区还存在冻胀问题，给隧道安全带来隐患。目前，也有采用波纹板通过组装对隧道进行支护的技术，如中国专利(CN107435547A)公开了一种波纹板通过组装对隧道进行支护的方案。但其至少存在以下问题：由于波纹板的刚性不足，在较大荷载作用下土体变形后引起的地面沉降较大；背后填充采用水泥浆，不易填充密实且长期振动荷载作用下易产生裂缝；需单独施做防水层，工艺复杂；单独采用波纹板支护，承载能力不足。因此，现有用于隧道及地下洞室(一般为横置空间)支护的结构及方法存在支护稳固性不佳，地层变形大，工艺复杂，施工周期长等问题。

发明内容

基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种能实现预应力的装配式隧道支护装置及方法，能支护隧道及地下洞室，支护刚性好，承载能力大，从而解决现有的隧道支护结构及方法存在的支护刚性不佳，地层变形大以及工艺复杂、施工周期长等问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种能实现预应力的装配式隧道支护装置，包括：

上台阶拼装刚性支护结构和下台阶拼装刚性支护结构；其中，

所述上台阶拼装刚性支护结构由多个上波纹板组件、多个上钢拱架组件、上连接组件和上纵向连接件组成，其中，多个上波纹板组件和多个上钢拱架组件按一个上波纹板组件接一个上钢拱架组件交替设置的方式经上连接组件连接在一起，所述多个上波纹板组件和多个上钢拱架组件上连接上纵向连接件整体构成所述上台阶拼装刚性支护结构，所述上台阶拼装刚性支护结构的形状与隧道内的上台阶内壁形状相匹配，能支护在隧道内的上台阶内壁上；

所述下台阶拼装刚性支护结构由多个下波纹板组件、多个下钢拱架组件、下连接组件和下纵向连接件组成，其中，多个下波纹板组件和多个下钢拱架组件按一个下波纹板组件接一个下钢拱架组件交替设置的方式经上连接组件连接在一起，所述多个下波纹板组件和多个下钢拱架组件上连接下纵向连接件整体构成所述下台阶拼装刚性支护结构，所述下台阶拼装刚性支护结构的形状与隧道内的下台阶内壁形状相匹配，能支护在隧道内的下台阶内壁上；

所述上台阶拼装刚性支护结构与下台阶拼装刚性支护结构的相对端连接构成整个隧道内壁的拼装刚性支护结构。

本发明实施方式还提供一种能实现预应力的装配式隧道支护方法，采用本发明所述的能实现预应力的装配式隧道支护装置，包括以下步骤：

步骤Ⅰ，在所开挖的隧道内进行洞内注浆加固；

步骤Ⅱ，在所开挖的隧道内以留核心土的方式环形开挖出上台阶；

步骤Ⅲ，在挖出的所述上台阶内壁上安装临时支撑架，之后通过拼装上波纹板、设置能延长的上纵向连接件和拼装上钢拱架形成上台阶拼装支护结构，在形成的所述上台阶拼装支护结构背后同步注浆；

步骤Ⅳ，开挖下台阶；