一种黄土隧道的支护装置及支护方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及隧道施工支护技术领域，尤其涉及一种湿陷性黄土隧道支护装置及支护方法。
【背景技术】
[0002]黄土的湿陷性是黄土的一种特殊的工程地质性质。黄土具有在自重或外部荷重下，受水浸湿后结构迅速破坏发生突然下沉的性质。引起湿陷的原因是因为黄土以粉粒和亲水弱的矿物为主，具有大孔结构，天然含水量小，具有粘粒的强结合水连结和盐分的胶结连结，在干燥时可以承担一定荷载而变形不大，但浸湿后，土粒连结显著减弱，引起土结构破坏产生湿陷变形。
[0003]广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区的黄土多具湿陷性。黄土湿陷性对人类工程活动的危害非常大，常使建筑物、渠道、库岸造成破坏。因此，在湿陷性黄土地区进行建筑时，要特别注意防止水的渗入，并采取必要的人工土质改良或其他防治措施。但是隧道一般是采用锚杆加喷射混凝土的支护方法，由于喷射混凝土时必然夹带有水，黄土吸收混凝土中的水份容易变得不稳定，这使得黄土地区不适宜采用传统的锚杆加喷射混凝土的支护方式。而适用于软土的盾构机由于是采用泥水平衡原理，在开挖面同样会有水，使得开挖面黄土吸水容易变得不稳定。现有的方法中还没有在无水环境下进行的支护方案，因此，研宄黄土地区全干环境下的隧道施工方法具有重要的意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为了解决上述技术问题，提供了一种湿陷性黄土隧道的支护装置及支护方法，可以根据现场实际情况调整钢拱架的数量和间距，而且预制的钢筋混凝土管片也使得隧道更加美观。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0006]一种黄土隧道的支护装置，包括:若干用于隧道支护的木板一和钢拱架、预制的钢筋混凝土管片以及填充在两榀钢拱架之间的木板二；
[0007]所述木板一设置在支护装置的最外层，紧贴隧道洞壁且围绕隧道一周，形成承载拱；在所述木板一的内层间隔设置若干钢拱架，所述钢拱架紧贴木板一设置；在所述相邻两榀钢拱架之间填充木板二，所述木板二与钢拱架表面平齐；所述预制的钢筋混凝土管片紧贴钢拱架与木板二的内层壁，设置在支护装置的最内层。
[0008]所述两榀钢拱架之间用钢筋焊接固定。
[0009]所述木板一之间固定连接使得木板形成一个承载拱。
[0010]一种黄土隧道的支护方法，包括:
[0011]在隧道开挖完后，紧贴隧道洞壁架设若干用于隧道支护的木板一，所述木板一之间固定连接，形成承载拱；
[0012]紧贴木板一内层间隔架设若干钢拱架，相邻两榀钢拱架之间用钢筋焊接固定，相邻两榀钢拱架之间的空隙填充合适大小的木板二，木板二与钢拱架表面平齐；
[0013]间隔设定时间后安装预制的钢筋混凝土管片，在无水的环境下完成黄土隧道的支护。
[0014]本发明有益效果:
[0015]与现有技术相比，本发明提供了一种在无水环境下进行隧道支护的方法。本发明具有施工方便，支护强度高，安全可靠等优点，整个过程都不需要用到水，可以根据现场实际情况调整钢拱架的数量和间距，二衬采用预制的钢筋混凝土管片比常规的锚喷混凝土更能确保施工质量，而且预制的钢筋混凝土管片也使得隧道更加美观。
[0016]隧道开挖后立即架设木板和钢拱架能在隧道开挖后及时给隧道提供支护力，及时的约束隧道的变形，有利于隧道的稳定；木板一之间用钉子连接固定使得木板一自身形成了一个整体的承载拱，能有效防止隧道洞壁表面土体的脱落。
[0017]钢拱架和木板一共同组成了承载拱，钢拱架能提供很高的支护力，为主要的承重构件，两榀钢拱架之间用钢筋焊接固定使得钢拱架成为稳定的整体，防止钢拱架失稳破坏。
[0018]两榀钢拱架之间的空隙填充合适大小的木板，当二衬施工后能使得一衬和二衬能够紧密的结合在一起，共同受力，使隧道处于更加有利的受力状态。
[0019]间隔一定的时间后再安装预制的钢筋混凝土管片能发挥隧道一定的自身承载力，减小隧道二衬的受力，增加隧道的安全储备。预制的钢筋混凝土管片也能更好的确保二衬的质量；在无水的环境下完成黄土隧道的支护使其能避免黄土遇水产生湿陷性和膨胀性等危害。
【附图说明】
[0020]图1是本发明横截面结构示意图；
[0021]图2是本发明纵向结构示意图；
[0022]其中1.木板一，2.钢拱架，3.预制的钢筋混凝土管片，4.两榀钢拱架之间填充的木板二。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。
[0024]如图1和图2所示为一种湿陷性黄土隧道的支护结构，包括:隧道支护所采用的木板一 1，隧道支护所采用的钢拱架2，预制的钢筋混凝土管片3以及两榀钢拱架之间填充的木板二 4。
[0025]隧道支护分为两次支护，里面的(靠近洞壁)称作一衬，外面的称作二衬，一衬为主要的受力构件，二衬也承担力，二衬主要作为安全储备。
[0026]木板一 I和钢拱架2组成一衬，木板一 I围绕隧道一周，防止隧道表面土体脱落，形成承载拱，但木板一 I的强度低，需要钢拱架2提供足够的支护抗力，钢拱架2间隔排列是为了节省造价，钢拱架2之间填充木板二 4使得一衬成为一个共同的整体，有利于承担隧道的围压。木板一 I围绕隧道一周紧贴隧道洞壁，钢拱架2紧贴木板一 1，即钢拱架2支撑木板一 1，木板一 I支撑隧道。钢拱架2之间也围绕隧道一周填充木板二 4，使木板二 4表面和钢拱架2表面平其，然后再紧贴钢拱架2和填充的木板二 4安装预制的混凝土管片3，预制的钢筋混凝土管片3为二衬。
[0027]预制的钢筋混凝土管片3直接一块块拼装成一个完整的类似椭圆结构，形成一个环形，类似于盾构机管片拼装。
[0028]具体实施是在隧道短进尺开挖后立即架设若干木板一 I和钢拱架2，木板一 I之间用钉子连接固定，然后两榀钢拱架2之间用几根钢筋焊接在一起，保证钢拱架2的稳定，避免钢拱架失稳，然后在两榀钢拱架2之间填充木板二 4，使得木板一 I和钢拱架2共同组成一个整体，间隔一定的时间后再安装预制的钢筋混凝土管片3，在无水的环境下完成黄土隧道的支护。
[0029]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1.一种黄土隧道的支护装置，其特征是，包括:若干用于隧道支护的木板一和钢拱架、预制的钢筋混凝土管片以及填充在两榀钢拱架之间的木板二； 所述木板一设置在支护装置的最外层，紧贴隧道洞壁且围绕隧道一周，形成承载拱；在所述木板一的内层间隔设置若干钢拱架，所述钢拱架紧贴木板一设置；在所述相邻两榀钢拱架之间填充木板二，所述木板二与钢拱架表面平齐；所述预制的钢筋混凝土管片紧贴钢拱架与木板二的内层，设置在支护装置的最内层。
2.如权利要求1所述的一种黄土隧道的支护装置，其特征是，所述两榀钢拱架之间用钢筋焊接固定。
3.如权利要求1所述的一种黄土隧道的支护装置，其特征是，所述木板一之间固定连接使得木板形成一个承载拱。
4.一种如权利要求1所述的黄土隧道的支护方法，其特征是，包括: 在隧道开挖完后，紧贴隧道洞壁架设若干用于隧道支护的木板一，所述木板一之间固定连接，形成承载拱； 紧贴木板一内层间隔架设若干钢拱架，相邻两榀钢拱架之间用钢筋焊接固定，相邻两榀钢拱架之间的空隙填充合适大小的木板二，木板二与钢拱架表面平齐； 间隔设定时间后安装预制的钢筋混凝土管片，在无水的环境下完成黄土隧道的支护。
【专利摘要】本发明公开了一种黄土隧道的支护装置及支护方法，包括：木板一设置在支护装置的最外层，紧贴隧道洞壁且围绕隧道一周，形成承载拱；在所述木板一的内层间隔设置若干钢拱架，所述钢拱架紧贴木板一设置；在所述相邻两榀钢拱架之间填充木板二，所述木板二与钢拱架表面平齐；所述预制的钢筋混凝土管片紧贴钢拱架与木板二的内层，设置在支护装置的最内层。本发明有益效果：施工方便，支护强度高，安全可靠，整个过程都不需要用到水，可以根据现场实际情况调整钢拱架的数量和间距，二衬采用预制的钢筋混凝土管片比常规的锚喷混凝土更能确保施工质量，而且预制的钢筋混凝土管片也使得隧道更加美观。
【IPC分类】E21D11-18, E21D11-02, E21D11-08
【公开号】CN104612708
【申请号】CN201410811037
【发明人】王者超, 宗智, 李术才, 王永刚, 乔丽苹, 韩友续
【申请人】山东大学, 甘肃省交通规划勘察设计院有限责任公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月22日