一种隧道微型桩与拱架的自锁连接结构的制作方法

本实用新型属于软弱围岩大断面公路、铁路隧道的地下工程技术领域，具体涉及一种隧道微型桩与拱架的自锁连接结构。

背景技术：

在软弱围岩大断面隧道中，隧道经常面临大变形的困扰。墙脚过大的变形沉降不仅会导致支护侵限，甚至导致隧道坍塌，危及施工人员和机械设备的安全，增加工程造价，影响工程进度。因此，控制隧道变形沉降是软弱围岩大断面隧道施工中的关键环节。目前，隧道控制沉降方法主要有增加临时仰拱、采用双侧壁（drd）或单侧壁（crd）等分部开挖工法等。这些措施虽然能较好地控制隧道的沉降变形，但与台阶开挖法相比，都存在施工工序繁杂、进度慢、工程造价高以及不利于机械化施工等弊端。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种隧道微型桩与拱架的自锁连接结构，将微型桩和拱架牢牢咬合连接在一起，不论隧道断面大小，一律采用多台阶工法，不再采用其它分部开挖等工法，从而大大提高了机械设备工作效率，最终实现机械化配套隧道施工。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种隧道微型桩与拱架的自锁连接结构，包括微型桩注浆钢管和型钢拱架，其特征在于：

型钢拱架的前翼缘和后翼缘分别固定有一块导向管固定钢板，两块导向管固定钢板位于型钢拱架一侧并前后平行；

两块导向管固定钢板均设置有开孔，前后开孔之间连接固定有微型桩导向钢管；

微型桩导向钢管内壁车丝，微型桩注浆钢管外壁车丝，微型桩注浆钢管插入微型桩导向钢管内实现自锁连接。

型钢拱架的前翼缘和后翼缘均设置有螺栓孔，导向管固定钢板的对应位置也设置有螺栓孔，导向管固定钢板通过钢板连接螺栓固定到型钢拱架上。

微型桩导向钢管通过焊接方式连接固定到导向管固定钢板上。

微型桩注浆钢管的管身上均匀设置有管壁出浆孔。

微型桩注浆钢管的出浆端为收缩的端部出浆孔，孔口环周设置开槽若干开叉槽。

微型桩注浆钢管的进浆端外套有加劲箍。

微型桩注浆钢管的进浆端设置有排气管，排气管一端外露，一端插入微型桩注浆钢管。

本实用新型具有以下优点：

（1）材料加工简单：钢管或者钢板，都是工地必须的材料，一般工地现场都能集中加工，购买的原材料简单加工即可使用，无特别技术要求。

（2）施工工序简单：微型桩施工采用钻机或风钻成孔，用注浆泵高压注浆，钻孔成孔和注浆工艺都是隧道正常施工所必须的，与正常施工的工艺相同，无特殊要求。

（3）沉降控制效果好，隧道施工效率得到提升：本专利技术提供了一种微型桩与隧道拱架的连接新方式，微型桩的套管内增加了螺纹，靠螺纹实现锁定，具有自锁功能，将微型桩和拱架牢牢咬合连接在一起。如果采用此种专利技术方式对隧道进行加固，那么不论隧道断面大小，一律采用多台阶工法，不再采用侧壁导坑等分部等工法，从而大大提高了机械设备工作效率，最终实现机械化配套隧道施工新技术。

附图说明

图1是本实用新型立体图；

图2是导向管固定钢板和微型桩导向钢管的结构图；

图3是本实用新型侧面图；

图4是本实用新型端面图；

图5为注浆扩散示意图；

图6为微型桩注浆钢管结构图；

图7为微型桩注浆钢管端部结构图；

图8为本实用新型在隧道中的应用图。

图中，1-型钢拱架，2、导向管固定钢板，3、微型桩注浆钢管，4、微型桩导向钢管，5、钢板连接螺栓，6、拱架纵向连接钢筋，7、拱架接头钢板，8、钻孔，9-螺栓孔，10-端部浆液扩散轮廓，11-外壁车丝，12-加劲箍，13-排气管，14-管壁出浆孔，15-端部出浆孔，16-微型桩，17-初期支护，18-上台阶，19-中台阶，20-下台阶。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型进行详细的说明。

本实用新型涉及一种隧道微型桩与拱架的自锁连接结构，是一种简单易行的隧道微型桩与拱架连接方式，主要应用于隧道等地下工程中，尤其适用于机械化配套施工的软弱围岩大断面公路、铁路隧道。

所述结构包括微型桩注浆钢管3和型钢拱架1，型钢拱架1为h型钢或者工字钢。型钢拱架1的前翼缘和后翼缘分别固定有一块导向管固定钢板2，两块导向管固定钢板2位于型钢拱架1一侧并前后平行。两块导向管固定钢板2均设置有开孔，前后开孔之间连接固定有微型桩导向钢管4。微型桩导向钢管4内壁车丝，微型桩注浆钢管3外壁车丝，微型桩注浆钢管3插入微型桩导向钢管4内实现自锁连接。

型钢拱架1的前翼缘和后翼缘均设置有螺栓孔，导向管固定钢板2的对应位置也设置有螺栓孔，导向管固定钢板2通过钢板连接螺栓5固定到型钢拱架1上。微型桩导向钢管4通过焊接方式连接固定到导向管固定钢板2上。

微型桩注浆钢管3的管身上均匀设置有管壁出浆孔14。微型桩注浆钢管3的出浆端为收缩的端部出浆孔15，孔口环周设置开槽若干开叉槽。微型桩注浆钢管3的进浆端外套有加劲箍12。微型桩注浆钢管3的进浆端设置有排气管13，排气管13一端外露，一端插入微型桩注浆钢管3。

本实用新型的自锁功能是通过桩顶部的螺纹管与水泥浆液相互绞合实现的，锁定在与拱架相连接的钢板上，钢板先栓结再焊接在钢拱架上下翼缘。

所用的钢管有两种规格，分别是φ76×6mm和φ50×5mm。φ76的钢管主要作为钻孔套管，起导向管和连接管的作用，套管的顶部50cm管内是成螺纹的，其余部分管壁四周都打有孔，孔眼大小是10～15mm,间距是10×10cm，确保浆液从钻孔内进入四周的围岩。φ50×5mm的小导管，一般两根，一个注浆孔，长度一般要延伸到钻孔底部并外露出钻孔孔口约20cm，另一个是排气孔，排气孔长度一般约50cm，排气孔的材料也可以用塑料管代替。

注浆材料一般选用水泥浆或水泥砂浆，注浆压力一般0.5~2mpa。

为了保证部件的连接，还需要止浆塞和矩形钢板。这些材料一般都是隧道施工现场容易得到的。矩形钢板的规格根据φ76连接套管和拱架的尺寸决定，钢板上开孔边缘至受力方向钢板边缘最小距离不小于φ76连接套管管径的1.5倍，则需要矩形长边尺寸不小300mm的钢板，φ76连接套管和钢板开孔边缘四周焊接牢靠。钢板作用主要起固定φ76连接套管并先栓接后焊接在拱架上。

本实用新型形成的微型桩桩径约100mm，长度约5m，用76mm的钢管作为套管，套管内增加了螺纹，且作为50mm钻头导向管，通过高压注浆形成微型桩，并在钻孔底形成扩散半径至少约50cm的球形加固体，微型桩的注浆材料采用水泥浆或者水泥砂浆。微型桩和拱架连接在一起，微型桩具有自锁功能，通过螺纹相互咬合达到自锁目的，实现和拱架可靠连接。

本实用新型使用部位主要在隧道施工工法的各台阶拱架接头部位，目的是防止拱架变形。在隧道中使用时，配合采用多台阶工法开挖，在隧道各台阶拱脚的拱架接头处，增加微型桩。一般是每榀拱架都需要微型桩，微型桩长度一般4~5m，微型桩钻孔用钻机或者风钻成孔，钻头直径一般50mm左右。本实用新型技术特点是通过高压注浆形成微型桩，并在桩底形成扩散半径至少约50cm的加固体，大大提高初期支护结构承载能力，方便机械化施工作业。

施工时：

开挖上台阶，本实用新型所有连接件事先连接在拱架墙脚的两侧，安装上台阶拱架。在上下两节拱架的接头部位，采用钻孔用钻机或者风钻通过φ76×6mm套管直接定向钻孔，成孔直径一般大于φ50×5mm小导管管径，孔深约5m。钻孔完成后，用高压风清除孔底沉渣，然后安装φ50×5mm小导管，安装止浆塞、排气孔和注浆管。高压注浆，注浆压力约0.5~2mpa,通过高压注浆形成微型桩，并在钻孔底形成扩散半径至少约50cm的球形加固体。这样完成一个微型桩的施工与安装，然后再循环作业。

本实用新型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实用新型说明书而对本实用新型技术方案采取的任何等效的变换，均为本实用新型的权利要求所涵盖。