一种隧道衬砌抗震临时防护棚架结构及其施工方法与流程

1.本发明属于隧道抗震相关技术领域，更具体地，涉及一种隧道衬砌抗震临时防护棚架结构及其施工方法。


背景技术：

2.目前在各类工程建设中很多使用到隧道。例如，对于一些地理环境复杂的铁路工程，隧道施工构成了关键性的工艺环节之一。虽然在工程结构中，隧道已经具备了一定的抗震能力，但近年来世界范围内发生的一些地震事件表明，地震对各类隧道也造成大小不一的损害，并造成隧道衬砌结构不同程度受损，需对受损结构进行修缮或更换。因此，这些日益突出的隧道抗震治理问题正日益引起了重视。
3.专利检索发现，现有技术中涉及隧道防震的方案较少。例如，cn114396299a 提出了一种用于跨导热断层的隧道抗震结构，cn216588620u公开了一种穿越活动断层破碎带的隧道衬砌支护和隧道，cn215830524u公开了一种用于隧道抗震的变形消能环构件及衬砌结构，等等。然而，对于强烈地震发生后，如何防止后续修复施工过程中可能再出现的因频繁余震等导致的结构掉块、坍塌等风险，目前缺乏必要的研究及解决手段。相应地，本领域亟需对此作出进一步的针对性改进，以便更好地满足隧道震后修复工程的临时防护需求。


技术实现要素：

4.针对现有技术的以上缺陷或需求，本发明的目的在于提供一种隧道衬砌抗震临时防护棚架结构及其施工方法，其中通过对整个临时棚架结构的构造组成及设置方式重新进行设计，同时围绕一些关键模块的具体结构形式及性能参数等多方面进行针对性改进，相应能够全面地解决隧道震后修复工程的临时防护问题，避免因频繁余震等导致的结构掉块、坍塌等风险，同时具备结构紧凑、便于施工、环境适应性强等优点。
5.为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种隧道衬砌抗震临时防护棚架结构，其特征在于，该结构用于对既有隧道震后复旧建造过程执行临时防护，并且包括：
6.拱形钢架，该拱形钢架紧贴隧道衬砌的内轮廓而设置，并且作为棚架结构的龙骨单元；
7.双绞六边形柔性网片，该双绞六边形柔性网片彼此连接地铺挂在所述拱形钢架的拱部区域；
8.支撑钢管，该支撑钢管彼此间隔地沿着所述拱形钢架的纵向方向设置，并且穿过该拱形钢架的型钢腹板而固定安装；
9.槽钢，该槽钢对称设置在所述拱形钢架的两侧边墙处，并且沿着该拱形钢架的纵向方向设置，同时与该拱形钢架的型钢固定相连。
10.作为进一步优选地，对于所述拱形钢架而言，优选采用长地锚螺栓固定拱脚，确保钢架的稳定性。
11.作为进一步优选地，对于所述双绞六边形柔性网片而言，其优选铺挂在所述拱形
钢架的拱部140
°
范围内。
12.作为进一步优选地，对于所述双绞六边形柔性网片而言，其制作方法优选如下：将钢丝绳穿绕网片两侧，在网片两端采用钢筋作为末端与网片缝合以形成网框，然后将网框放入安装卡槽后焊接固定。
13.作为进一步优选地，对于所述支撑钢管而言，其优选沿着所述拱形钢架的纵向方向设置在所述拱形钢架的拱部140
°
范围内。
14.按照本发明的另一方面，还提供了相应的施工方法，其特征在于，该施工方法包括下列步骤：
15.步骤一，对待复旧施工隧道的电力电缆槽周围采用防水板覆盖，露头并采用混凝土灌注，由此作为棚架结构的底支撑；
16.步骤二，将拱形钢架的型钢基础置入原电力电缆槽的位置，打设长地锚螺栓至仰拱结构层的深度，然后紧贴隧道衬砌的内轮廓来安装拱形钢架；
17.步骤三，沿着拱形钢架的纵向方向，在该拱形钢架的拱部区域间隔设置多个支撑钢管，同时在该拱形钢架的两侧边墙处设置多个槽钢；其中所述支撑钢管穿过该拱形钢架的型钢腹板固定连接，所述槽钢与该拱形钢架的型钢固定相连；
18.步骤四，将多个双绞六边形柔性网片彼此连接地铺挂在所述拱形钢架的拱部区域；
19.步骤五，将防水板及灌注的混凝土一并去除，恢复电力电槽，由此完成整个的隧道衬砌抗震临时防护棚架结构施工过程。
20.作为进一步优选地，在步骤二中，优选在在所述拱形钢架的接头处设置多根固定钢筋，并通过植筋与衬砌连接；其中，植筋嵌入混凝土的深度优选为30cm 左右，尾部外露部分加工为直弯钩，并且与所述拱形钢架焊接为一体。
21.作为进一步优选地，在步骤四中，所述双绞六边形柔性网片优选铺挂在所述拱形钢架的拱部140
°
范围内。
22.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下技术优点：
23.(1)本发明充分结合隧道震后复旧建造的工况特点及多种安全需求进行考虑，并在此基础上对整个临时棚架结构的构造组成及设置方式重新进行设计，相应与现有技术相比能够全面地解决隧道震后修复工程的临时防护问题，有效避免因频繁余震等导致的结构掉块、坍塌等风险；
24.(2)本发明还通过对一些关键组件如双绞六边形柔性网片、支撑钢管等单元的具体结构组成、设置方式及性能参数等方面作出了进一步针对性改进，较多的实际工程测试表明，其能够明显提高整体棚架结构的稳定性和安装精度，使得后续施工安全得到显著提升；
25.(3)本发明的临时防护棚架结构整体结构紧凑、便于施工、环境适应性好，因而尤其适用于各类复杂工况下的铁路隧道震后复旧建造的应用场合。
附图说明
26.图1是用于示范性说明本发明的隧道衬砌抗震临时防护棚架结构的整体结构立体
图；
27.图2是图1中所示隧道衬砌抗震临时防护棚架结构的结构侧视图；
28.图3是按照本发明一个优选实施例的双绞六边形柔性网片的结构示意图；
29.图4是按照本发明的隧道衬砌抗震临时防护棚架结构的安装运用场景示意图。
具体实施方式
30.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.图1是用于示范性说明本发明的隧道衬砌抗震临时防护棚架结构的整体结构立体图。如图1所示，该结构用于对既有隧道震后复旧建造过程执行临时防护，并主要包括拱形钢架1、双绞六边形柔性网片2、支撑钢管3和槽钢4等组件，下面将逐一进行具体解释说明。
32.同时参看图2，拱形钢架1紧贴隧道衬砌的内轮廓而设置，并且作为棚架结构的龙骨单元。双绞六边形柔性网片2彼此连接地铺挂在所述拱形钢架1的拱部区域。
33.同时，在所述拱形钢架1的拱部区域，还沿着纵向方向彼此间隔地横撑设置有多个支撑钢管3。具体而言，这些支撑钢管优选可采用φ60
×
5mm钢管，穿过拱形钢架1的型钢腹板并牢固焊接，每节钢架可设置3处或按照3m/处设置。
34.此外，槽钢4对称设置在所述拱形钢架1的两侧边墙处，并且沿着该拱形钢架1的纵向方向设置，同时与该拱形钢架1的型钢固定相连。具体而言，两侧边墙钢架优选可各采用2根[20a型槽钢与拱形钢架的型钢焊接作为纵向连接，由此进一步增强结构的整体性。
[0035]
按照本发明的一个优选实施例，对于所述双绞六边形柔性网片2而言，其优选铺挂在所述拱形钢架1的拱部140
°
范围内。按照本发明的另一优选实施例，对于所述双绞六边形柔性网片2而言，如图3中所示，其制作方法优选如下：将钢丝绳穿绕网片两侧，在网片两端采用钢筋作为末端与网片缝合以形成网框，然后将网框放入安装卡槽后焊接固定。
[0036]
如图4中所示，显示了照本发明的隧道衬砌抗震临时防护棚架结构的安装运用场景示意图。其中，附图标记5表示隧道的初期支护及二次衬砌，其中还包含有防水板等结构。附图标记6表示锁脚锚管，附图标记7表示地锚螺栓，8 表示隧道的既有仰拱和初期支护。
[0037]
下面将结合图4来具体解释说明按照本发明的临时防护棚架结构的施工方法。
[0038]
步骤一，对待复旧施工隧道的电力电缆槽周围采用防水板覆盖，露头并采用混凝土灌注，由此作为棚架结构的底支撑。
[0039]
更具体地，在此步骤上，譬如可以先将电力电缆槽四周采用防水板覆盖，并露头30cm，再用c25混凝土灌注，作为钢架底支撑。
[0040]
步骤二，将拱形钢架的型钢基础置入原电力电缆槽的位置，打设长地锚螺栓至仰拱结构层的深度，然后紧贴隧道衬砌的内轮廓来安装拱形钢架。
[0041]
更具体地，在此步骤中，优选架立h150型钢钢架，并且应尽量紧贴衬砌内轮廓，施作长地锚螺栓固定拱脚，确保钢架稳定。
[0042]
步骤三，沿着拱形钢架的纵向方向，在该拱形钢架的拱部区域间隔设置多个支撑钢管，同时在该拱形钢架的两侧边墙处设置多个槽钢；其中所述支撑钢管穿过该拱形钢架
的型钢腹板固定连接，所述槽钢与该拱形钢架的型钢固定相连。
[0043]
更具体地，在此步骤中，为加强钢架的整体性，拱部140
°
范围优选可采用φ60
×
5mm钢管，纵向相邻两根钢管之间可以适当错开设置，不串接；边墙两侧各优选设置2根纵向20a槽钢将钢架纵向连接成整体。
[0044]
每榀钢架按5片组装设计(现场可根据采用的施工方法调整钢架分节)，相邻两段之间的连接采用钢板与型钢端部焊接后，再采用螺栓连接加固；每处钢架接头譬如可设置2块加强钢板。为防止螺栓松动脱落，在紧固并逐一检查完成后，对螺栓尾进行点焊出凸点防止松动脱落。
[0045]
步骤四，将多个双绞六边形柔性网片彼此连接地铺挂在所述拱形钢架的拱部区域。
[0046]
更具体地，在此步骤中，网片尺寸根据实测隧道内轮廓进行最终确定，其防护网挂设可根据现场情况动态调整，确保施工作业安全。此外，网片安装圆钢横向长度可以依据横撑间距确定安装情况。按照本发明的一个优选实施例，钢丝绳穿绕过网片两侧，网片两端用φ20钢筋作为末端与网片缝合，网片搭接10cm，搭接处用扎丝紧固。网框放入网片安装板卡槽后焊接固定。网片边绳端先铝套固定，另一端待网片安装完成后再张紧并铝套固定。
[0047]
步骤五，将防水板及灌注的混凝土一并去除，恢复电力电槽，由此完成整个的隧道衬砌抗震临时防护棚架结构施工过程。
[0048]
更具体地，在此步骤中，待施工完成后，可以将防水板及灌注混凝土一起拔除，电力电缆槽恢复。钢架接头譬如可设置2根φ22固定钢筋，每根长0.6m。通过植筋与衬砌连接，嵌入混凝土深度30cm，尾部外露的加工为直弯钩，并与钢架焊接为一体。
[0049]
此外，当接触网吊柱干扰钢架安装时，可适当调整钢架间距，钢架调整间距不大于2m；吊柱位置安装吊柱时，先将网片十字切开，让吊柱穿过再将网片用扎丝缝合牢固。
[0050]
综上，按照本发明的临时防护棚架结构整体结构紧凑、便于施工、环境适应性好，与现有技术相比能够全面地解决隧道震后修复工程的临时防护问题，有效避免因频繁余震等导致的结构掉块、坍塌等风险，使得后续施工安全得到显著提升，因而尤其适用于各类复杂工况下的铁路隧道震后复旧建造的应用场合，具备广阔的应用前景。
[0051]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。