一种用于隧道的支护方法与流程

本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种用于隧道的支护方法。

背景技术：

随着交通建设速度的加快，隧道工程也得到了快速发展。不论对于铁路隧道还是公路隧道，其安全性要求极高，则隧道的支护结构必须满足安全可靠和耐久性要求。

在现有技术中，常常采用混凝土复合衬砌方法对隧道进行支护，其初期支护主要承担施工阶段的全部荷载和运营阶段的主要荷载。二次支护主要作为安全储备，承担初期支护可能劣化而作用于二次衬砌上的荷载或软岩蠕变、环境条件变化等引起的附加荷载。

但是，混凝土支护往往具有施工复杂，施工周期长等问题

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明提出了一种用于隧道的支护方法。该方法能够使波纹板作为隧道的初期支护和二次支护，取代混凝土的初期衬砌和二次衬砌，能更好的利用波纹板良好的承载能力高等特性，使得隧道具有施工简便，经济效益好等优点。

根据本发明的用于隧道的支护方法，包括：使波纹板组件作为隧道的支护结构。

在一个实施例中，包括：在隧道开挖后，匹配隧道形状式布设波纹板组件以形成第一波纹板环，然后，在第一波纹板环和地层之间的间隙内灌浆，其中，第一波纹环与地层进行锁角连接。

在一个实施例中，在第一波纹板环的内侧表面上突出式设置摩擦件。

在一个实施例中，在锁角连接中，先穿过第一波纹板环在地层上开设注浆孔，再向注浆孔内插入锚杆，然后向锚杆内注浆，接着封堵锚杆的开口并在锚杆的端头上套设垫片和螺母。

在一个实施例中，在锚杆上套设的垫片构造为匹配波纹板组件的弧状。

在一个实施例中，向锚杆内注浆的压力为0.4-0.5兆帕，或/和所注浆液为水泥浆。

在一个实施例中，在隧道断面上，采用分阶段进行开挖，每阶段开挖完再在相应位置设置波纹板组件，后设置的波纹板组件与先设置的波纹板组件拼接，

或/和在隧道纵向上，采用分阶段进行开挖，后设置的第一波纹板环与先设置的第一波纹板环搭接。

在一个实施例中，相邻的第一波纹板环之间至少搭接四分之三个波纹板组件的波峰，并且在第一波纹板环的搭接处设置防水垫。

在一个实施例中，在隧道形成上一级支护后，匹配上一级支护形状式布设波纹板组件以形成非封闭的第二波纹板环，然后，在第二波纹板环和上一级支护之间的间隙内灌浆，其中，第二波纹环与隧道的仰拱固定连接。

在一个实施例中，对第二波纹板环进行接地操作。

与现有技术相比，本发明的优点在于，使用波纹板组件作为隧道的支护结构，正是利用了波纹板组件承载能力高，力学条件好的优点，使得隧道支护具有操作简单，经济效益好等好处。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1显示了根据本发明的初期支护的施工示意图；

图2显示了根据本发明的二次支护的施工示意图；

图3显示了本发明的相邻的波纹板环连接俯视图；

图4显示了根据本发明的相邻的波纹板环之间的一个实施例的搭接剖面图；

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步说明。

根据图1和2详细论述用于隧道支护的方法。在隧道施工中，采用波纹板组件作为隧道的支护。波纹板组件可以用作初期支护，替代初期衬砌。波纹板组件还可以作为后期支护，而取代二次衬砌。在具体的隧道施工中，可以根据不同的工程需要，在初期支护或/和后期支护中使用波纹板组件。这种施工方式能利用波纹板抗弯强度和抗压强度都比较大的优点，增加了隧道的稳定性，使得隧道具有承载能力高，抗震能力强的特点。同时，波纹板可以采用现场进行安装，具有运输容易，施工简单，工期短等优点。

在一个实施例中，以初期支护采用波纹板组件，取代初次衬砌为例，论述隧道的支护方法。如图1所示，在隧道1开挖后，匹配隧道1形状式布设波纹板组件2以形成第一波纹板环3。然后，在第一波纹板环3和地层之间的间隙内灌浆。

具体地，以隧道进行三级台阶法开挖为例。首先，开挖隧道的第一级台阶(也就是图1中表示a的部分)。在第一台阶部分拼接波纹板组件2，以匹配隧道的拱形部分。在安装到位该波纹板组件2后，在波纹板组件2的下端附近进行锁角操作(下文中会详细描述锁角具体操作方式)以将波纹板组件2与地层固定。接着，开挖隧道的第二台阶(也就是图1中表示b的部分)。在第二台阶部分拼接波纹板组件2，以匹配隧道的第二台阶处形状。该处波纹板组件2与已经安装好的第一台阶处的波纹板组件2固定连接。并在安装好该波纹板组件2后，在波纹板组件2的下端进行锁角操作。同理地，然后，开挖隧道的第三台阶(也就是图1中表示c的部分)。在第三台阶部分拼接波纹板组件2，以匹配隧道的第三台阶处形状。该处波纹板组件2与已经安装好的第二台阶处的波纹板组件2固定连接。并在安装好该波纹板组件2后，在波纹板组件2的下端进行锁角操作。再然后，开挖隧道的仰拱部分(图1中d部分)。在仰拱部分设置波纹板组件2，以与设置在第三台阶处的波纹板组件2连接。并在该波纹板组件2的上端进行锁角操作。至此，在隧道的断面上，波纹板组件2形成了第一波纹板环3。

需要说明的是，在上述一个开挖过程中，隧道在纵向上延伸了大约1.5到2.5米。则重复上述操作，以在纵向上推进隧道的长度。在隧道推进过程中，相应形成的第一波纹板环3与上一开挖过程所形成的第一波纹板环3搭接，从而在隧道的纵向形成类似管状的波纹板环组。当拼接的第一波纹板环3的长度达到第一尺寸时，在第一波纹环3和地层的间隙之间灌注混凝土。优选地，第一尺寸为10到12米。

在于第一波纹环3和地层的间隙之间灌注混凝土后，还要进行隧底填充。也就是，在图1中e处灌注混凝土。

在使用波纹板组件2形成初期支护后，要在初期支护的基础上设置后期支护。而不论后期支护是采用混凝土衬砌方式还是波纹板组件方式，初期支护的第一波纹板环3均需要与混凝土接触固定。在一个优选地实施例中，为了增加混凝土与波纹板组件之间的摩擦力，保证隧道的稳定性。在第一波纹板环3的内侧表上设置摩擦件(图中未示出)。该摩擦件可以构造为凸出式设置在第一波纹板环3的内侧表上的钢筋。例如，在第一波纹板环3的内侧表面上，钢筋可以呈梅花型布设。具体的间隔尺寸等可以根据工程的不同而设置。

其中，在上述的锁角操作中，先穿过第一波纹板环3在地层上开设注浆孔，再向注浆孔内插入锚杆4，然后向锚杆4内注浆，接着封堵锚杆4的开口并在锚杆4上套设垫片和螺母。通过上述操作可以连接地层和第一波纹板环3，增加了波纹板组件支护结构的稳定性。优选地，在锚杆4上套设的垫片可以构造为匹配波纹板组件的弧状。这种设置方式能使得固定操作更省力，连接更牢固。进一步优选地，向锚杆4内注浆的压力为0.4-0.5兆帕，例如为0.45兆帕。向锚杆4内所注入的注浆液为水泥浆，这种注浆经济，注浆效果好，能节省施工成本。还可以根据不同的地质条件，选用不同尺寸和型号的锚杆4。例如，锚杆4的长度为4米。

其中，在向第一波纹环3和地层的间隙中灌注混凝土前，在波纹板组件2上设置有灌浆孔。当然，灌浆孔可以是现场开设也可以是预设在波纹板上。为了达到良好的灌浆效果，优选地，灌浆孔在波纹板环3上的分布可以为梅花型。例如，灌浆孔设置点可以为拱顶、边墙中部、边墙和仰拱连接处和仰拱中心。灌浆孔的分布距离可以为4-6米。也就是，均在拱顶的两个相邻的灌浆孔之间的距离为4-6米，例如5米。通过灌浆孔向第一波纹环3和地层的间隙中灌注混凝土。其中，灌注混凝土的压力可以为0.4-0.5兆帕。

根据隧道工程需要，第一波纹板环3可以做镀锌处理，以增加其防腐能力。

在另一个实施例中，以后期支护采用波纹板组件，取代二次衬砌为例，论述隧道的支护方法。如图2所示，在初期支护完成后(需要说明的是，初期支护可以采用混凝土衬砌形式也可以采用波纹板形式)，在隧道内匹配初期支护的形状布设波纹板组件2以形成非封闭的第二波纹板环5。该第二波纹板环5可以在现场拼接而成。然后，对第二波纹板环5进行固定。最后，在第二波纹板环5与初期支护之间灌注混凝土。

关于第二波纹板环5的具体固定方式，如图2中所示。具体地，在仰拱施工后预留固定件6。同时，在第二波纹板环5的下端设置角钢7。在第二波纹板环5安装到位后，使得角钢7与固定件6固定连接，以将第二波纹板环5固定。优选地，固定件6为钢筋。这种连接结构简单，易于实现。在一个优选地实施例中，在仰拱上还预埋有限位件8，用于限定第二波纹板环5的位置，防止第二波纹板环5过度变形向隧道的两侧移动。在横向上，限位件8位于固定件6的外侧。优选地，限位件8为植入到仰拱上的钢筋。在隧道的纵向方向上，可以间隔式设置两排钢筋作为固定件6和限位件8，以起到固定第二波纹板环5和防止第二波纹板环5过度变形的作用。进一步优选地，在第二波纹板环5与固定件6固定后，还可以增加根植件9，以将角钢7固定在仰拱上，这种方式提高了第二波纹板环5的连接稳定性。

在第二波纹板环5与初期支护之间灌注混凝土的操作方式可以参照上述的在第一波纹板环3和地层之间的灌注混凝土的方式，在此不再赘述。

不论初期支护还是后期支护，支护由波纹板环搭接而成，而波纹板环由波纹板组件拼接而成，波纹板组件2又通过波纹板拼接而成。在周向上，不同的波纹板组件2首尾拼接连成环(根据不同需要可以为封闭的，也可以为非封闭的)。在纵向上，波纹板环(例如，第一波纹板环3)的多个波纹板之间的拼接缝与相邻的波纹板环的多个波纹板之间的拼接缝错开，如图3所示。这种方式优化了波纹板组件的受力，提高了其承载能力。

为了保证连接的牢固性，相邻的波纹板环之间搭接。也就是，在隧道的纵向上，相邻的波纹板环之间搭接。如图4所示，优选地，相邻的波纹板环(例如，第一波纹板环3或第二波纹板环5)之间至少搭接四分之三个波纹板的波峰，并通过螺栓连接相邻的波纹板环。为了防止漏水，在波纹板环之间的搭接处设置防水垫10。该防水垫10为橡胶件，并通过螺栓被压缩式设置在两个波纹板环之间。

在隧道支护过程中，常常是波纹板组件之间在特定位置连接以形成波纹板环。而波纹板组件可以采用螺栓进行连接。在这种情况下，为了人员操作方便，螺母可以提前固定在需要搭接的波纹板的外侧。在连接操作过程中，操作人员使用螺栓从内到外依次穿过两块波纹板而与螺母旋拧固定。这种操作方式比较简单，对操作空间要求低。

根据不同隧道工程需要，还需要对第二波纹板环进行接地操作。例如第二波纹板环与隧道水沟内贯通地线或绝缘端子相连接，或者与拱顶的架空地线相连接。根据工程需要，还对第二波纹板环做绝缘处理，例如，在第二波纹板环的表面上喷涂双组分聚氨酯组合物，以提高波纹板环的绝缘效果。

同理地，需要在第二波纹板环5与初期支护之间灌注混凝土，则可以在第二波纹板环5设置有用于增加摩擦力的摩擦件(图中未示出)。摩擦件可以为突出式设置的钢筋。当然，摩擦件也可以预留在初期支护上。

以上仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。