实现隧道快速封闭的装配式初期支护结构的制作方法

本发明涉及交通隧道工程技术领域，具体涉及一种实现隧道快速封闭的装配式初期支护结构。

背景技术：

钻爆法施工的隧道复合式衬砌结构主要包括：喷混凝土（钢架）初期支护、模筑二次衬砌，一般软弱围岩隧道仰拱底部也设置喷混凝土（钢架）初期支护结构，施工往往采用台阶法或其他分部开挖方法分次完成，受限于隧道施工步序，仰拱往往最后开挖，且仰拱初期支护也是在浇筑模筑二次衬砌仰拱前施作，其封闭位置距离隧道掌子面较远，无法实现隧道初期支护及时封闭成环。随着隧道修建技术和机械设备制造水平的提高，越来越多的隧道工程采用机械化施工。机械化施工一般采用全断面或微台阶法含仰拱一次开挖，能够有效提高作业效率、减少多次爆破对围岩与支护结构的扰动、降低劳动强度、改善施工人员作业环境等，但对于软弱围岩隧道，初期支护的及时封闭成环对结构稳定和施工安全至关重要，而传统的喷混凝土（钢架）支护结构从施作到充分发挥其最大效能往往需要一定的时间，在喷射混凝土充分发挥效能之前支护结构整体刚度较弱，大型机械的重复碾压易造成初期支护结构破坏。因此，研制新型的可快速封闭的、质量可控的装配式仰拱初期支护结构是软岩隧道施工亟需解决的问题，装配式仰拱初期支护结构采用工厂化预制，质量易于保证，可实现快速装配，初期支护快速封闭，确保结构稳定和施工安全。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种实现隧道快速封闭的装配式初期支护结构，确保隧道初期支护结构快速封闭成环，降低隧道施工风险。

本发明所采用的技术方案为：

实现隧道快速封闭的装配式初期支护结构，其特征在于：

包括底部的装配式仰拱初期支护和其上部的喷射混凝土拱墙初期支护，二者环向组成闭合环；

装配式仰拱初期支护由多片工厂化预制单元管片拼接组成，喷射混凝土拱墙初期支护现场采用湿喷工艺施做。

装配式仰拱初期支护内侧设置有环向的格栅钢架，喷射混凝土拱墙初期支护内侧设置有环向的钢架，钢架两端底部与装配式仰拱初期支护端部通过连接型钢固定连接形成环向的闭合环。

装配式仰拱初期支护由纵向分为多环、横向分为多节段的工厂化预制单元管片拼接组成，纵向各环之间错缝拼接。

工厂化预制单元管片上垂直于围岩设置有贯通的注浆孔。

连接型钢的一端焊接在装配式仰拱初期支护内的格栅钢架端部，实现工厂化焊接；连接型钢的另一端在隧道内现场采用螺栓与钢架的底端连接。

格栅钢架分单元与工厂化预制单元管片一起预制，形成整体的单元结构，为单元形式的格栅钢架混凝土结构。

工厂化预制单元管片包括大小一致标准块和大小不一致连接块。

工厂化预制单元管片端面上设置有螺孔，相邻工厂化预制单元管片之间通过螺孔中的螺栓实现拼接。

本发明具有以下优点：

本发明用于钻爆法隧道施工中，采用装配式仰拱初期支护结构代替了传统的仰拱喷锚钢架支护结构，装配式仰拱初期支护结构各单元管片为工厂化预制的格栅钢架混凝土结构，在隧道内采用机械辅助拼装，质量可靠易于保证，拼装作业效率高，可实现与喷射混凝土拱墙初期支护快速封闭。

附图说明

图1为本发明结构横断面图；

图2为本发明初期支护结构构造图；

图3为本发明初期支护结构分块示意图；

图4为本发明装配式仰拱初期支护结构拼装展开示意图。

图中，1—装配式仰拱初期支护，2—喷射混凝土拱墙初期支护，3—格栅钢架，4—钢架，5—连接型钢，6—注浆孔，10—围岩，11—初期支护结构，12—防排水系统，13—模筑二次衬砌。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

本发明涉及一种实现隧道快速封闭的装配式初期支护结构，包括底部的装配式仰拱初期支护1和其上部的喷射混凝土拱墙初期支护2，二者环向组成闭合环。装配式仰拱初期支护1和喷射混凝土拱墙初期支护2采用两种施工工艺完成，装配式仰拱初期支护1由多片工厂化预制单元管片拼接组成，喷射混凝土拱墙初期支护2现场采用湿喷工艺施做。

装配式仰拱初期支护1内侧设置有环向的格栅钢架3，喷射混凝土拱墙初期支护2内侧设置有环向的钢架4，钢架4两端底部与装配式仰拱初期支护1端部通过连接型钢5固定连接形成环向的闭合环。连接型钢5的一端焊接在装配式仰拱初期支护1内的格栅钢架3端部，实现工厂化焊接；连接型钢5的另一端在隧道内现场采用螺栓与钢架4的底端连接。

装配式仰拱初期支护1由纵向分为多环、横向分为多节段的工厂化预制单元管片拼接组成，纵向各环之间错缝拼接。格栅钢架3分单元与工厂化预制单元管片一起预制，形成整体的单元结构，为单元形式的格栅钢架混凝土结构。

工厂化预制单元管片上垂直于围岩10设置有贯通的注浆孔6。注浆孔6兼做后期运输拼装用吊装孔。装配式仰拱初期支护1与围岩10间空隙通过注浆孔6注浆填充密实。

工厂化预制单元管片包括大小一致标准块b和大小不一致连接块a和c。其中连接块大小不等，以便实现装配式仰拱初期支护沿隧道轴向错缝拼装。

装配式仰拱初期支护1的分块位置优选内侧受拉、外侧受压处，各分块单元管片环向采用螺栓连接。工厂化预制单元管片端面上设置有螺孔，相邻工厂化预制单元管片之间通过螺孔中的螺栓实现拼接。

隧道初期支护结构11内表面铺设防排水系统12，防排水系统12内侧设模筑二次衬砌13。

施工时，装配式仰拱初期支护1的连接块a和c的一侧设连接型钢5，连接型钢5与喷射混凝土拱墙初期支护2内的钢架4通过螺栓连接成一体，可实现仰拱初期支护和拱墙初期支护快速封闭成环。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

技术特征：

技术总结
本发明涉及实现隧道快速封闭的装配式初期支护结构，包括底部的装配式仰拱初期支护和其上部的喷射混凝土拱墙初期支护，二者环向组成闭合环；装配式仰拱初期支护由多片工厂化预制单元管片拼接组成，喷射混凝土拱墙初期支护现场采用湿喷工艺施做。本发明用于钻爆法隧道施工中，采用装配式仰拱初期支护结构代替了传统的仰拱喷锚钢架支护结构，装配式仰拱初期支护结构各单元管片为工厂化预制的格栅钢架混凝土结构，在隧道内采用机械辅助拼装，质量可靠易于保证，拼装作业效率高，可实现与喷射混凝土拱墙初期支护快速封闭。

技术研发人员：靳宝成;符亚鹏;李国良;何永旺;黄双林;刘国庆;严文翔;司剑钧;史先伟;陈霄汉;陈海军;程芳卉
受保护的技术使用者：中铁第一勘察设计院集团有限公司
技术研发日：2018.08.15
技术公布日：2018.11.20