专利名称：浅埋暗挖工程施工方法及其设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及浅埋暗挖工程施工方法及其设备，特别涉及地铁、山岭隧道的施工方法及其设备。
背景技术：
随着交通运输及城市建设的快速发展，各种浅埋暗挖工程也越来越多，例如城市地铁、山岭隧道、大型管网的地下通道等等。现有的施工方法是辅助工法施工、开挖、初期支护、二次模注。钢拱架是初期支护所用的主要的支护设备。初期支护的施工步骤包括挂网、预喷射砼、安装钢拱架、喷射砼并使之与钢拱架构成承力整体。其不足之处在于由于暗挖施工的时空效应，加之钢拱架背后与围岩不密贴，使钢拱架周围的围岩产生较大的收敛形变，地表容易出现不可控制的沉降变形，围岩产生收敛形变后使钢拱架被动受力，过大的形变，对隧洞附近的建筑物、道路、山体等周边环境带来不利影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是为了克服上述不足之处而提供一种浅埋暗挖工程施工方法及其设备，在初期支护时，采用可预调应力钢拱架，先给钢拱架施加预应力，变钢拱架由被动受力为主动受力，钢拱架产生预应力后会有效抵抗围岩收敛变形，可有效地消除或减少对附近的建筑物、道路、山体等周边环境带来的不利影响。
本发明采用如下技术方案。
浅埋暗挖工程施工方法及其设备，其施工方法和步骤包括辅助工法施工、开挖、初期支护、二次模注。初期支护，包括以下步骤(1)预喷射砼，即在已开挖的隧洞断面挂网，并预喷射5-10厘米厚砼，(2)安装可调预应力钢拱架，即在已开挖的隧洞断面按0.5-1米的间距安装可调预应力钢拱架，(3)塞垫刚性垫块，即在可调预应力钢拱架与隧洞断面预喷射砼间塞垫刚性垫块并使它们紧密接触，(4)施加预应力，即给可调预应力钢拱架施加预应力，加预应力的方法为在可调预应力钢拱架的预调节的上、下连接板间放置施力器，操作施力器施力于上、下连接板并通过它们传递给可调预应力钢拱架的拱节，再由拱节依次传递给垫块、预喷射砼、围岩，(5)固定预调节，在施加预应力后将预调节的调节件固定连接，然后撤走施力器或将施力器固定连接在预调节的上、下连接板上，(6)喷射20-40厘米厚砼，使砼与可调预应力钢拱架构成承力整体。
所述施力器为千斤顶。
所述预应力为3000-1000000牛顿。
浅埋暗挖工程施工方法及其设备，包括钢拱架，钢拱架含有拱节，所述钢拱架为可调预应力钢拱架，它包括拱节和预调节，在拱节间安置有预调节，预调节包括有上连接板、下连接板和调节件，调节件位于上连接板与下连接板之间。
所述调节件包括螺杆、钢管和螺母，螺杆与上连接板固定连接并可插入钢管的孔中，钢管与下连接板固定连接，螺母旋配于螺杆上，其下端面与钢管孔端面接触。
所述调节件为千斤顶，千斤顶的底座与下连接板连接，顶柱与上连接板连接。
所述调节件包括上钢筋和下钢筋，上钢筋与上连接板固定连接，下钢筋与下连接板固定连接。
本发明的优点在于在初期支护时，采用可调预应力钢拱架作为支护设备，并先给钢拱架施加预应力，变钢拱架由被动受力为主动受力，钢拱架被动受力会产生形变，给隧洞附近的建筑物、道路、山体等周边环境带来不利影响，钢拱架主动受力产生预应力后会对围岩产生更大的支撑力抵抗围岩的形变，从而消除或减少上述不利影响。
图1为本发明的可调预应力钢拱架结构示意图及与围岩接触示意图；图2为可调节实施例一结构示意图；图3为图2的A-A剖视图；图4为可调节实施例二结构示意图；图5为可调节实施例三结构示意图；图6为图5的D-D剖视图。
具体实施例方式
结合实施例和附图对本发明作进一步的说明。
一种浅埋暗挖工程施工方法及其设备，其施工方法和步骤包括辅助工法施工、开挖、初期支护、二次模注，初期支护，包括以下步骤(1)预喷射砼，即在已开挖的隧洞断面挂网，并预喷射5-10厘米后砼，本发明三个的实施例分别为5厘米、8厘米、10厘米。
(2)安装可调预应力钢拱架，即在已开挖的隧洞断面按0.5-1米的间距安装可调预应力钢拱架，本发明的三个实施例分别为0.5米、0.8米、1米。
(3)塞垫刚性垫块，即在可调预应力钢拱架与隧洞断面预喷射砼间塞垫刚性垫块并使它们紧密接触，(4)施加预应力，即给可调预应力钢拱架施加预应力，加预应力的方法为在可调预应力钢拱架的预调节的上、下连接板间放置施力器，操作施力器施力于上、下连接板并通过它们传递给可调预应力钢拱架的拱节，再由拱节依次传递给垫块、预喷射砼、围岩，(5)固定预调节，在施加预应力后将预调节的调节件固定连接，然后撤走施力器或将施力器固定连接在上、下连接板上，(6)喷射20-40厘米厚砼，使砼与可调预应力钢拱架构成承力整体。本发明的三个实施例分别为25厘米、35厘米、40厘米。
所述施力器为千斤顶。
所述预应力为3000-1000000牛顿。本发明的四个实施例分别为5000牛顿、10000牛顿、50000牛顿、800000牛顿。
参看图1，可调预应力钢拱架，包括拱节，在拱节2间安置有可调节1。拱节的两端有端板，可调节安置在两个拱节的端板之间。图1所示的可调预应力钢拱架已安置在隧洞中，钢拱架的周围为围岩。图中实线所示的钢拱架为加预应力前的形态，调整可调节1的长度加预应力后的形态为图中点画线所示。
可调节包括有上连接板11、下连接板12和调节件，调节件位于上连接板与下连接板之间。可调节有多个实施例。可调节调节好后，其上连接板11与拱节的端板连接，其下连接板12与另一个拱节的端板连接。
可调节实施例一参看图2、图3，所述调节件包括螺杆20、钢管21和螺母22，螺杆20与上连接板11固定连接并可插入钢管21的孔中，钢管21与下连接板12固定连接，螺母22旋配于螺杆20上，其下端面与钢管孔端面接触。所述施加预应力，即为调整可调节的长度，调节方法为用千斤顶顶住上、下连接板，拧动螺母22，使螺母下端面离开钢管孔端面，然后操作千斤顶，改变可调节的长度，确定后，再拧动螺母，使螺母下端面与钢管孔端面接触，然后撤走千斤顶。
可调节实施例二参看图4，所述调节件为千斤顶29，千斤顶的底座与下顶板12连接，顶柱与上连接板11连接。调节方法千斤顶顶住上、下连接板，操作千斤顶，可改变上、下连接板的距离，确定后，锁紧千斤顶。
可调节实施例三参看图5、图6，所述调节件包括上钢筋3和下钢筋31，上钢筋30与上连接板11固定连接，下钢筋31与下连接板12固定连接。调节方法为用千斤顶顶住上、下连接板，然后操作千斤顶改变上下连接板的距离，调节好后将上、下钢筋焊接连接，撤后千斤顶。
在随后的施工中，再喷射砼，使砼与可调预应力钢拱架构成承力整体并固定于隧洞中，形成初期支护。
权利要求
1.一种浅埋暗挖工程施工方法及其设备，其施工方法和步骤包括辅助工法施工、开挖、初期支护、二次模注。其特征在于初期支护，包括以下步骤(1)预喷射砼，即在已开挖的隧洞断面挂网，并预喷射5-10厘米厚砼，(2)安装可调预应力钢拱架，即在已开挖的隧洞断面按0.5-1米的间距安装可调预应力钢拱架，(3)塞垫刚性垫块，即在可调预应力钢拱架与隧洞断面预喷射砼间塞垫刚性垫块并使它们紧密接触，(4)施加预应力，即给可调预应力钢拱架施加预应力，加预应力的方法为在可调预应力钢拱架的预调节的上、下连接板间放置施力器，操作施力器施力于上、下连接板并通过它们传递给可调预应力钢拱架的拱节，再由拱节依次传递给垫块、预喷射砼、围岩，(5)固定预调节，在施加预应力后将预调节的调节件固定连接，然后撤走施力器或将施力器固定连接在预调节的上、下连接板上，(6)喷射20-40厘米厚砼，使砼与可调预应力钢拱架构成承力整体。
2.根据权利要求1所述的浅埋暗挖工程钢拱架预应力施工方法及其设备，其特征在于所述施力器为千斤顶。
3.根据权利要求1所述的浅埋暗挖工程钢拱架预应力施工方法及其设备，其特征在于所述预应力为3000-1000000牛顿。
4.一种浅埋暗挖工程施工方法及其设备，包括钢拱架，钢拱架含有拱节，其特征在于所述钢拱架为可调预应力钢拱架，它包括拱节(2)和预调节(1)，在拱节(2)间安置有预调节(1)，预调节包括有上连接板(11)、下连接板(12)和调节件，调节件位于上连接板与下连接板之间。
5.根据权利要求4所述的浅埋暗挖工程施工方法及其设备，其特征在于所述调节件包括螺杆(20)、钢管(21)和螺母(22)，螺杆(20)与上连接板(11)固定连接并可插入钢管(21)的孔中，钢管(21)与下连接板(12)固定连接，螺母(22)旋配于螺杆(20)上，其下端面与钢管孔端面接触。
6.根据权利要求4所述的浅埋暗挖工程施工方法及其设备，其特征在于所述调节件为千斤顶(29)，千斤顶的底座与下连接板(12)连接，顶柱与上连接板(12)连接。
7.根据权利要求4所述的浅埋暗挖工程施工方法及其设备，其特征在于所述调节件包括上钢筋(30)和下钢筋(31)，上钢筋(30)与上连接板(11)固定连接，下钢筋(31)与下连接板(12)固定连接。
全文摘要
浅埋暗挖工程施工方法及其设备，特别涉及地铁、山岭隧道的施工方法和设备。初期支护，包括以下步骤在已开挖的隧洞断面挂网并预喷射砼，在隧洞断面安装可调预应力钢拱架，在钢拱架与预喷射砼间塞垫刚性垫块并使它们紧密接触，给钢拱架施加预应力，喷射砼固定钢拱架。可调预应力钢拱架包括拱节和预调节，在拱节间安置有预调节，预调节包括有上、下连接板和调节件，调节件位于上、下连接板之间。本发明的优点在于初期支护采用可预调应力钢拱架，先给钢拱架施加预应力，钢拱架主动受力产生预应力后可抵抗围岩收敛变形，从而减少对隧洞周围环境的不利影响。
文档编号E21D11/18GK101037944SQ200710027739
公开日2007年9月19日 申请日期2007年4月27日 优先权日2007年4月27日
发明者惠中华 申请人:惠中华