用于围岩隧道施工中的支护结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于围岩隧道施工中的支护结构，包括覆盖于隧道内侧拱面上的混凝土层（1）、侧面贴合于所述混凝土层（1）的拱形钢架（2）、穿过所述混凝土层（1）并嵌入所述围岩的锁脚锚管（3），其特征在于，所述混凝土层（1）在所述隧道的拱脚位置形成有凸出部（8）。本实用新型的支护结构对应力较为集中的区域进行结构加强，有效将围岩的沉降量和收敛变形量控制在较小范围内，为安全施工及提高工程质量提供了保障。
【专利说明】用于围岩隧道施工中的支护结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及隧道施工领域，具体地，涉及一种用于围岩隧道施工中的支护结构。
【背景技术】
[0002]随着我国交通运输事业的不断发展，特别是高速铁路和客运专线的大量修建，隧道建设规模和水平也不断提高。然而，由于隧道塌方造成的作业人员伤亡事故也时有发生，在隧道施工过程中，由于改变了地质结构的受力分布，常发生掌子面鼓出、拱顶下沉和边墙内移、围岩沉降等变形，这是引起塌方事故的主要原因，特别是在软弱围岩地质结构的隧道施工中，由于具有岩体破碎松散、粘结力差、强度低、承载性能差等工程地质特点，需及时有效地进行支护，才能保证施工安全、提高工程质量。
[0003]在软弱围岩隧道的施工中，一般采用多台阶法、CD法、CRD法或双侧壁导坑法进行分部开挖施工，但即使通过所述分部开挖的施工方法控制了收敛变形，在分部开挖的过程中也容易出现较大的收敛或沉降变形，因此，有必要提供一种支护结构，能减小隧道施工中支护沉陷量和收敛变形程度。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的问题是提供一种支护结构，该支护结构用于围岩隧道的施工过程中，能有效减小拱顶和边墙的收敛变形。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于围岩隧道施工中的支护结构，包括覆盖于隧道内侧拱面上的混凝土层、侧面贴合于所述混凝土层的拱形钢架、穿过所述混凝土层并嵌入所述围岩的锁脚锚管，其中，所述混凝土层在所述隧道的拱脚位置形成有凸出部。
[0006]优选地，所述凸出部形成为横断面为三角形的结构，该三角形的第一边贴附于所述拱形钢架，第二边从所述第一边的上端点沿隧道径向向外的方向向下倾斜延伸，第三边从所述第一边沿平行于水平面的方向延伸。
[0007]优选地，所述第三边长度不小于100cm。
[0008]优选地，所述拱形钢架的底脚下衬有槽钢。
[0009]优选地，该支护结构包括至少两个所述拱形钢架，并且各拱形钢架通过连接钢筋形成为整体支护结构。
[0010]优选地，各个所述拱形钢架的底脚位于不同的高度位置。
[0011]优选地，所述拱形钢架由工字钢形成。
[0012]优选地，所述锁脚锚管沿隧道径向向外的方向向下倾斜地焊接到所述拱形钢架的靠近底脚的位置，倾斜角为25°?35°。
[0013]优选地，各个所述拱形钢架的每侧靠近底脚的位置设置有四根所述锁脚锚管。
[0014]通过上述技术方案，本实用新型的支护结构在隧道拱脚位置处的混凝土层形成凸出部，对应力较为集中的区域进行结构加强，有效将围岩的沉降量和收敛变形量控制在较小范围内，为安全施工及提高工程质量提供了保障。
[0015]本实用新型的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0017]图1是根据本实用新型一种【具体实施方式】的支护结构的局部的横向断面示意图；
[0018]图2是图1中支护结构的局部的纵向断面示意图。
[0019]附图标记说明
[0020]I 混凝土层 2 拱形钢架
[0021]3 锁脚锚管 4 槽钢
[0022]5 第二边 6 第三边
[0023]7 连接钢筋 8 凸出部
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0025]参照图1所示的局部断面图，根据本实用新型【具体实施方式】的一种用于围岩隧道施工中的支护结构，包括覆盖于隧道内侧拱面上的混凝土层1、侧面贴合于所述混凝土层I的拱形钢架2、穿过所述混凝土层I并嵌入所述围岩的锁脚锚管3，所述混凝土层I在所述隧道的拱脚位置形成有凸出部8。该凸出部8提高了拱脚位置处承受压力的能力，不易被压缩变形或塌陷，对围岩起到有效的支撑作用，为进一步作业的施工安全提供保障。
[0026]具体地，作为本实用新型的一种优选实施方式，所述凸出部8可以形成为横断面为三角形的结构，该三角形的第一边贴附于所述拱形钢架2，从而将边墙施加于混凝土层I的一部分作用力传至钢架2。所述三角形的第二边5从所述第一边的上端点沿隧道径向向外的方向向下倾斜延伸，第三边6从所述第一边沿平行于水平面的方向延伸，从而改变作用力的分布:围岩沿垂直于第二边5斜向下地压在三角形凸出部8上，凸出部8沿垂直于第三边6向下地压在水平地面上，这样设置能有效减少隧道内围岩向中空部挤压的力，而将其向下传输到地面，以减小隧道的收敛变形量。其中，所述第三边6的长度最好不小于IOOcm0
[0027]为进一步减小支护结构的沉降量，本实用新型的支护结构中，所述拱形钢架2的底脚下还可以衬有槽钢4，增大与地面相互作用的面积，从而减小单位面积作用力。
[0028]随着隧道长度的不同，支护结构可以包括不同数量的拱形钢架2，一般包括至少两个所述拱形钢架2，通过连接钢筋7将各个拱形钢架2相互连接(通常为焊接)以形成为整体支护结构，如图2所示。这能使各个拱形钢架2受力更均匀，从而使通过槽钢4作用于地面的力也各处差别较小，减小局部沉降或变形塌方发生的可能。
[0029]如前所述，隧道施工中可以分部开挖，如不在隧道的全断面同时进行工作，而在掌子面附近形成台阶状以防发生掌子面鼓出等危险。因而各个所述拱形钢架2的底脚需位于不同的高度位置，以在不同台阶上形成支撑，待形成所述台阶的土壤或岩石被挖出后，应及时对拱形钢架2的落底的部分加长。一般地，所述拱形钢架2由工字钢形成，且该工字钢的翼板面与混凝土层贴合。
[0030]需要说明的是，尽管以上仅对拱形钢架2与隧道拱顶和边墙的部分进行了说明，但是显然地，本领域技术人员可以将所述拱形钢架2的两个底脚连接起来以使该拱形钢架2形成为封闭的结构。
[0031]作为本实用新型的一种优选实施方式，所述锁脚锚管3沿隧道径向向外的方向向下倾斜地焊接到所述拱形钢架2的靠近底脚的位置，倾斜角α为25°?35°。锁脚锚管3周围可以灌入水泥砂浆，以使之与围岩紧密粘结，并起到加固围岩的作用，并对拱形钢架2的底端进行锁定。各个所述拱形钢架2的每侧靠近底脚的位置设置有四根所述锁脚锚管3。
[0032]以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
[0033]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0034]此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
【权利要求】
1.一种用于围岩隧道施工中的支护结构，包括覆盖于隧道内侧拱面上的混凝土层(I )、侧面贴合于所述混凝土层(I)的拱形钢架(2)、穿过所述混凝土层(I)并嵌入所述围岩的锁脚锚管(3)，其特征在于，所述混凝土层(I)在所述隧道的拱脚位置形成有凸出部(8)。
2.根据权利要求1所述的支护结构，其特征在于，所述凸出部(8)形成为横断面为三角形的结构，该三角形的第一边贴附于所述拱形钢架(2)，第二边(5)从所述第一边的上端点沿隧道径向向外的方向向下倾斜延伸，第三边(6)从所述第一边沿平行于水平面的方向延伸。
3.根据权利要求2所述的支护结构，其特征在于，所述第三边(6)长度不小于100cm。
4.根据权利要求1所述的支护结构，其特征在于，所述拱形钢架(2)的底脚下衬有槽钢(4)。
5.根据权利要求1所述的支护结构，其特征在于，该支护结构包括至少两个所述拱形钢架(2)，并且各拱形钢架(2)通过连接钢筋(7)形成为整体支护结构。
6.根据权利要求5所述的支护结构，其特征在于，各个所述拱形钢架(2)的底脚位于不同的高度位置。
7.根据权利要求1所述的支护结构，其特征在于，所述拱形钢架(2)由工字钢形成。
8.根据权利要求1所述的支护结构，其特征在于，所述锁脚锚管(3)沿隧道径向向外的方向向下倾斜地焊接到所述拱形钢架(2)的靠近底脚的位置，倾斜角(α)为25°?35°。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的支护结构，其特征在于，各个所述拱形钢架(2)的每侧靠近底脚的位置设置有四根所述锁脚锚管(3)。
【文档编号】E21D11/04GK203669885SQ201420008845
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年1月7日 优先权日:2013年11月13日
【发明者】呼枭, 张利军, 何宝华, 马凤伟, 王建东, 夏建军, 李建 申请人:中国神华能源股份有限公司, 神华准池铁路有限责任公司