用于平顶直墙暗挖隧道变形控制的初衬格栅可调节点板的制作方法

本实用新型涉及地下工程技术领域，属于一种用于平顶直墙暗挖隧道变形控制的初衬格栅可调节点板。

背景技术：

目前，随着我国城市化进程的加快以及土地资源的日渐紧缺，地下铁道、地下道路、市政管沟等地下工程越来越多。受地面交通及既有地下建(构)筑物的影响，众多地下隧道不能采用明挖法施工，只能采用浅埋暗挖法修建。

浅埋暗挖法是以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用小导管和喷射混凝土为主要支护手段，及时进行支护，以控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分。因此，浅埋暗挖隧道多采用类圆形断面，其中包括马蹄形断面、拱顶直墙断面，都是为了尽量发挥围岩的自稳能力、减小围岩变形。而在工程实际中，暗挖隧道受上部建(构)筑物或覆土厚度制约的情况越来越多，平顶直墙断面形式因其对复杂场地环境的良好适应性，较多地应用于地下轨道交通、地下道路、市政管沟等，并逐渐成为浅埋暗挖法的主要断面形式之一。

近年来，我国暗挖隧道施工中发生了多起安全事故，多为平顶直墙断面，不仅造成了巨大的经济损失，产生恶劣的社会影响，还会对人民的生命安全构成严重威胁，已引起社会各界的广泛关注。如：北京地铁10号线苏州街站东南出入口暗挖施工引起地面塌陷，造成6名施工人员被埋并全部遇难。近期的北京地铁14号线阜通西站出入口平顶直墙暗挖施工也出现了较大的安全事故。

依据浅埋暗挖的基本原理，初期支护上所受荷载的大小与围岩自身的稳定程度有直接的关系。在洞室开挖的影响下，应力超出围岩材料的弹性范围的围岩就会进入塑性状态。施工时，为了避免围岩状况恶化，需要限制围岩的早期变形，从而限制围岩内塑性区域的进一步发展，在开挖作业完成后应立即对围岩进行支护，使得支护结构及早紧密地与围岩实现有机协同工作。此时，初期支护所承担的围岩压力实际上是比较小的，但初期支护与围岩的不密贴及初期支护与施工后续扰动等因素都会导致围岩压力的进一步发展，从而使围岩塑性区扩大，直至更大范围的围岩产生松弛压力，作用在初期支护结构上。

由此可见，围岩是隧道承载体系的重要组成部分，为了充分发挥围岩的结构作用,就必须及时严格地控制围岩变形。对于平顶直墙断面，其一，受开挖形状限制，其顶板以上的围岩无法形成有效的“拱效应”，围岩体过度松弛可能会丧失或大大降低其承载能力，现行的初期支护结构不利于结构变形的及时控制；其二，顶板在施工时就要承受较大的土层荷载，对于初期支护的变形控制和承载能力都极为不利；其三，若初期支护不能及时或者不能与土体紧密接触，随着围岩应力的释放及塑性区的发展，在施工的进一步扰动下，顶板很容易出现变形过大、甚至坍塌的风险。因此，初期支护结构及时紧密地与围岩实现有机协同工作是保障安全的关键。但就传统的施工工艺而言，多是在土体已经发生变形后再进行背后注浆，待初期支护结构与围岩密贴后再发挥协同工作，此时已经错过了控制围岩变形和防止围岩坍塌的最佳时机。从而导致围岩产生过大的变形、沉降，轻则引起隧道上方路面结构、既有的市政管线及建(构)筑物的过度变形，影响其结构安全及使用安全，重则威胁施工人员的生命安全，造成严重的经济损失和社会影响。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种用于平顶直墙暗挖隧道变形控制的初衬格栅可调节点板，它依据浅埋暗挖法的基本原理，对平顶直墙隧道的施工工法的理论和实践进行相关研究，旨在对初期支护结构进行优化，通过在直墙初衬格栅连接部位设置可以调节格栅高度的节点板，能有效保证顶部初衬格栅与土体的密贴，进一步提高初期支护与围岩协同工作的及时性和能动性，从而充分发挥围岩的承载能力，有效的控制围岩变形，遏制隧道坍塌发生危险的可能性，实现技术创新。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

一种用于平顶直墙暗挖隧道变形控制的初衬格栅可调节点板，它设置在隧道竖墙初衬格栅之间，在初衬格栅上有上主钢筋(1)、下主钢筋(9)，其特征在于：在上主钢筋(1)、下主钢筋(9)之间设有可调节点板(01)，该可调节点板(01)包括有上水平钢板(4)、下水平钢板(7)，在上水平钢板(4)上连接有上竖钢板(3)，在下水平钢板(7)下连接有下竖钢板(8)，在上水平钢板(4)和下水平钢板(7)的四角内设有螺栓通孔(10)，在上水平钢板(4)和下水平钢板(7)的螺栓通孔(10)之间连接有螺栓(5)，在上水平钢板(4)和下水平钢板(7)之间设置有调节节点(6)。

其中，所述的调节节点包括上钢板座(61)和下钢板座(65)，在上钢板座的下端中央焊接有上螺杆(62)，在下钢板座的上端中央焊接有下螺杆(64)，在上螺杆和下螺杆上螺纹连接有正反丝直螺纹套筒(63)。

其中，在上主钢筋(1)和下主钢筋(9)上焊接有连接上主钢筋(1)和下主钢筋(9)的帮焊钢筋(2)。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型是对现有平顶直墙暗挖隧道直墙初期支护格栅连接关系进行改进，通过在初衬格栅连接部位设置可以调节高度的节点，从而在隧道初衬施工期间，根据现场格栅与围岩的距离，实时的调节节点的高度，从而有效保证顶部初衬格栅与土体的密贴，进一步提高初期支护与围岩协同工作的及时性和能动性，提高初期支护与围岩的协同工作能力，遏制隧道施工过程中发生坍塌危险的可能性，同时减小对周围环境的变形影响。

2、本实用新型可直接应用于我国地下工程建设的设计、施工，为遏制目前平顶直墙隧道施工的安全风险问题提供一种行之有效的技术手段，与此同时，也将进一步减小对周围管线和建(构)筑物的变形和安全影响，降低对既有建(构)筑物的加固和改移费用；此外，此技术也将为受制于复杂场地环境条件的地下工程设计提供更多的思路和空间。因此，本实用新型具有广阔的推广应用前景，并且带来显著的经济和社会效益。

附图说明

图1是本实用新型在隧道断面格栅拼装示意图。

图2是本实用新型的可调节点板01大样示意图。

图3是图2可调节点板1-1剖面示意图。

图4是图2可调节点板2-2剖面示意图。

图5是本实用新型的可调节点初始状态示意图。

图6是本实用新型的可调节点最大调整量状态示意图。

具体实施方式

参见图1、图2、图3、图4、图5、图6所示：一种用于平顶直墙暗挖隧道变形控制的初衬格栅可调节点板，它设置在隧道竖墙初衬格栅之间，在初衬格栅上有上主钢筋1、下主钢筋9，在上主钢筋1、下主钢筋9之间设有可调节点板01，该可调节点板01包括有上水平钢板4、下水平钢板7，在上水平钢板4上连接有上竖钢板3(呈垂直焊接)，在下水平钢板7下连接有下竖钢板8，在上水平钢板4和下水平钢板7的四角内设有螺栓通孔10，在上水平钢板4和下水平钢板7的螺栓通孔10之间连接有螺栓5(其中螺母41位于上水平钢板4的上下)，在上水平钢板4和下水平钢板7之间设置有调节节点6。

所述的调节节点包括上钢板座61和下钢板座65，在上钢板座的下端中央焊接有上螺杆62，在下钢板座的上端中央焊接有下螺杆64，在上螺杆和下螺杆上螺纹连接有正反丝直螺纹套筒63。调节正反转螺纹套筒63的旋转，可调节上水平钢板4和下水平钢板7之间距离。

在上主钢筋1和下主钢筋9上焊接有连接上主钢筋1和下主钢筋9的帮焊钢筋2。

工作过程：

如图1，暗挖平顶直墙隧道格栅拼装图，隧道初衬外轮廓尺寸为3X 3.1m，厚度为250mm，格栅横断面尺寸为220x220mm，相邻两榀格栅间距为500mm。

1.开挖隧道初衬一榀格栅范围内土体，挂网喷射混凝土，架设并拼装钢格栅，可调节点板设置在侧墙上(可在两侧墙上分别设置一个或两个可调节点板)，顶底板的节点仍为普通节点板；

2.初衬格栅预加工时，即将格栅上主钢筋1、下主钢筋9焊接在可调节点板01的上竖钢板3、下竖钢板8上，同时在上水平钢板4、下水平钢板7上预留帮焊筋2和螺栓5的螺栓通孔10；

3.上下格栅拼装时，将四根M20螺栓5穿过上水平钢板4和下水平钢板7预留螺栓通孔10，安装上水平钢板4下方的螺母41初步固定格栅；

4.将可调节节点6放置焊接在两块上水平钢板4和下水平钢板7之间，其初始状态为两根φ40的上螺杆62和下螺杆64通过M40正反丝直螺纹套筒63连接，对接到底，如图5所示。

5.待格栅封闭成环后，通过套筒扳手旋拧正反转螺纹套筒63，使正反丝直螺纹套筒63带动上螺杆62和下螺杆64向相反方向移动，从而调节格栅高度，使格栅顶部与围岩之间密贴，最大位移可调量为80mm；

6.安装上水平钢板4上方的螺母41，紧固4根M20螺栓5，固定格栅位置；

7.将四根帮焊钢筋2穿过上水平钢板4和下水平钢板7的螺栓通孔10(预留孔)，与格栅上主钢筋1和下主钢筋9帮焊，加强格栅连接强度；

8.铺设钢筋网片，喷射混凝土，进行下一循环开挖及格栅安装，及时进行初衬背后回填注浆。

以上所述是本实用新型的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。