一種用於隧道的支護方法與流程

2023-05-02 14:41:06

本發明涉及隧道施工技術領域，具體涉及一種用於隧道的支護方法。

背景技術：

隨著交通建設速度的加快，隧道工程也得到了快速發展。不論對於鐵路隧道還是公路隧道，其安全性要求極高，則隧道的支護結構必須滿足安全可靠和耐久性要求。

在現有技術中，常常採用混凝土複合襯砌方法對隧道進行支護，其初期支護主要承擔施工階段的全部荷載和運營階段的主要荷載。二次支護主要作為安全儲備，承擔初期支護可能劣化而作用於二次襯砌上的荷載或軟巖蠕變、環境條件變化等引起的附加荷載。

但是，混凝土支護往往具有施工複雜，施工周期長等問題

技術實現要素：

針對現有技術中所存在的上述技術問題的部分或者全部，本發明提出了一種用於隧道的支護方法。該方法能夠使波紋板作為隧道的初期支護和二次支護，取代混凝土的初期襯砌和二次襯砌，能更好的利用波紋板良好的承載能力高等特性，使得隧道具有施工簡便，經濟效益好等優點。

根據本發明的用於隧道的支護方法，包括：使波紋板組件作為隧道的支護結構。

在一個實施例中，包括：在隧道開挖後，匹配隧道形狀式布設波紋板組件以形成第一波紋板環，然後，在第一波紋板環和地層之間的間隙內灌漿，其中，第一波紋環與地層進行鎖角連接。

在一個實施例中，在第一波紋板環的內側表面上突出式設置摩擦件。

在一個實施例中，在鎖角連接中，先穿過第一波紋板環在地層上開設注漿孔，再向注漿孔內插入錨杆，然後向錨杆內注漿，接著封堵錨杆的開口並在錨杆的端頭上套設墊片和螺母。

在一個實施例中，在錨杆上套設的墊片構造為匹配波紋板組件的弧狀。

在一個實施例中，向錨杆內注漿的壓力為0.4-0.5兆帕，或/和所注漿液為水泥漿。

在一個實施例中，在隧道斷面上，採用分階段進行開挖，每階段開挖完再在相應位置設置波紋板組件，後設置的波紋板組件與先設置的波紋板組件拼接，

或/和在隧道縱向上，採用分階段進行開挖，後設置的第一波紋板環與先設置的第一波紋板環搭接。

在一個實施例中，相鄰的第一波紋板環之間至少搭接四分之三個波紋板組件的波峰，並且在第一波紋板環的搭接處設置防水墊。

在一個實施例中，在隧道形成上一級支護後，匹配上一級支護形狀式布設波紋板組件以形成非封閉的第二波紋板環，然後，在第二波紋板環和上一級支護之間的間隙內灌漿，其中，第二波紋環與隧道的仰拱固定連接。

在一個實施例中，對第二波紋板環進行接地操作。

與現有技術相比，本發明的優點在於，使用波紋板組件作為隧道的支護結構，正是利用了波紋板組件承載能力高，力學條件好的優點，使得隧道支護具有操作簡單，經濟效益好等好處。

附圖說明

下面將結合附圖來對本發明的優選實施例進行詳細地描述，在圖中：

圖1顯示了根據本發明的初期支護的施工示意圖；

圖2顯示了根據本發明的二次支護的施工示意圖；

圖3顯示了本發明的相鄰的波紋板環連接俯視圖；

圖4顯示了根據本發明的相鄰的波紋板環之間的一個實施例的搭接剖面圖；

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標記，附圖並未按照實際的比例繪製。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明做進一步說明。

根據圖1和2詳細論述用於隧道支護的方法。在隧道施工中，採用波紋板組件作為隧道的支護。波紋板組件可以用作初期支護，替代初期襯砌。波紋板組件還可以作為後期支護，而取代二次襯砌。在具體的隧道施工中，可以根據不同的工程需要，在初期支護或/和後期支護中使用波紋板組件。這種施工方式能利用波紋板抗彎強度和抗壓強度都比較大的優點，增加了隧道的穩定性，使得隧道具有承載能力高，抗震能力強的特點。同時，波紋板可以採用現場進行安裝，具有運輸容易，施工簡單，工期短等優點。

在一個實施例中，以初期支護採用波紋板組件，取代初次襯砌為例，論述隧道的支護方法。如圖1所示，在隧道1開挖後，匹配隧道1形狀式布設波紋板組件2以形成第一波紋板環3。然後，在第一波紋板環3和地層之間的間隙內灌漿。

具體地，以隧道進行三級臺階法開挖為例。首先，開挖隧道的第一級臺階(也就是圖1中表示a的部分)。在第一臺階部分拼接波紋板組件2，以匹配隧道的拱形部分。在安裝到位該波紋板組件2後，在波紋板組件2的下端附近進行鎖角操作(下文中會詳細描述鎖角具體操作方式)以將波紋板組件2與地層固定。接著，開挖隧道的第二臺階(也就是圖1中表示b的部分)。在第二臺階部分拼接波紋板組件2，以匹配隧道的第二臺階處形狀。該處波紋板組件2與已經安裝好的第一臺階處的波紋板組件2固定連接。並在安裝好該波紋板組件2後，在波紋板組件2的下端進行鎖角操作。同理地，然後，開挖隧道的第三臺階(也就是圖1中表示c的部分)。在第三臺階部分拼接波紋板組件2，以匹配隧道的第三臺階處形狀。該處波紋板組件2與已經安裝好的第二臺階處的波紋板組件2固定連接。並在安裝好該波紋板組件2後，在波紋板組件2的下端進行鎖角操作。再然後，開挖隧道的仰拱部分(圖1中d部分)。在仰拱部分設置波紋板組件2，以與設置在第三臺階處的波紋板組件2連接。並在該波紋板組件2的上端進行鎖角操作。至此，在隧道的斷面上，波紋板組件2形成了第一波紋板環3。

需要說明的是，在上述一個開挖過程中，隧道在縱向上延伸了大約1.5到2.5米。則重複上述操作，以在縱向上推進隧道的長度。在隧道推進過程中，相應形成的第一波紋板環3與上一開挖過程所形成的第一波紋板環3搭接，從而在隧道的縱向形成類似管狀的波紋板環組。當拼接的第一波紋板環3的長度達到第一尺寸時，在第一波紋環3和地層的間隙之間灌注混凝土。優選地，第一尺寸為10到12米。

在於第一波紋環3和地層的間隙之間灌注混凝土後，還要進行隧底填充。也就是，在圖1中e處灌注混凝土。

在使用波紋板組件2形成初期支護後，要在初期支護的基礎上設置後期支護。而不論後期支護是採用混凝土襯砌方式還是波紋板組件方式，初期支護的第一波紋板環3均需要與混凝土接觸固定。在一個優選地實施例中，為了增加混凝土與波紋板組件之間的摩擦力，保證隧道的穩定性。在第一波紋板環3的內側表上設置摩擦件(圖中未示出)。該摩擦件可以構造為凸出式設置在第一波紋板環3的內側表上的鋼筋。例如，在第一波紋板環3的內側表面上，鋼筋可以呈梅花型布設。具體的間隔尺寸等可以根據工程的不同而設置。

其中，在上述的鎖角操作中，先穿過第一波紋板環3在地層上開設注漿孔，再向注漿孔內插入錨杆4，然後向錨杆4內注漿，接著封堵錨杆4的開口並在錨杆4上套設墊片和螺母。通過上述操作可以連接地層和第一波紋板環3，增加了波紋板組件支護結構的穩定性。優選地，在錨杆4上套設的墊片可以構造為匹配波紋板組件的弧狀。這種設置方式能使得固定操作更省力，連接更牢固。進一步優選地，向錨杆4內注漿的壓力為0.4-0.5兆帕，例如為0.45兆帕。向錨杆4內所注入的注漿液為水泥漿，這種注漿經濟，注漿效果好，能節省施工成本。還可以根據不同的地質條件，選用不同尺寸和型號的錨杆4。例如，錨杆4的長度為4米。

其中，在向第一波紋環3和地層的間隙中灌注混凝土前，在波紋板組件2上設置有灌漿孔。當然，灌漿孔可以是現場開設也可以是預設在波紋板上。為了達到良好的灌漿效果，優選地，灌漿孔在波紋板環3上的分布可以為梅花型。例如，灌漿孔設置點可以為拱頂、邊牆中部、邊牆和仰拱連接處和仰拱中心。灌漿孔的分布距離可以為4-6米。也就是，均在拱頂的兩個相鄰的灌漿孔之間的距離為4-6米，例如5米。通過灌漿孔向第一波紋環3和地層的間隙中灌注混凝土。其中，灌注混凝土的壓力可以為0.4-0.5兆帕。

根據隧道工程需要，第一波紋板環3可以做鍍鋅處理，以增加其防腐能力。

在另一個實施例中，以後期支護採用波紋板組件，取代二次襯砌為例，論述隧道的支護方法。如圖2所示，在初期支護完成後(需要說明的是，初期支護可以採用混凝土襯砌形式也可以採用波紋板形式)，在隧道內匹配初期支護的形狀布設波紋板組件2以形成非封閉的第二波紋板環5。該第二波紋板環5可以在現場拼接而成。然後，對第二波紋板環5進行固定。最後，在第二波紋板環5與初期支護之間灌注混凝土。

關於第二波紋板環5的具體固定方式，如圖2中所示。具體地，在仰拱施工後預留固定件6。同時，在第二波紋板環5的下端設置角鋼7。在第二波紋板環5安裝到位後，使得角鋼7與固定件6固定連接，以將第二波紋板環5固定。優選地，固定件6為鋼筋。這種連接結構簡單，易於實現。在一個優選地實施例中，在仰拱上還預埋有限位件8，用於限定第二波紋板環5的位置，防止第二波紋板環5過度變形向隧道的兩側移動。在橫向上，限位件8位於固定件6的外側。優選地，限位件8為植入到仰拱上的鋼筋。在隧道的縱向方向上，可以間隔式設置兩排鋼筋作為固定件6和限位件8，以起到固定第二波紋板環5和防止第二波紋板環5過度變形的作用。進一步優選地，在第二波紋板環5與固定件6固定後，還可以增加根植件9，以將角鋼7固定在仰拱上，這種方式提高了第二波紋板環5的連接穩定性。

在第二波紋板環5與初期支護之間灌注混凝土的操作方式可以參照上述的在第一波紋板環3和地層之間的灌注混凝土的方式，在此不再贅述。

不論初期支護還是後期支護，支護由波紋板環搭接而成，而波紋板環由波紋板組件拼接而成，波紋板組件2又通過波紋板拼接而成。在周向上，不同的波紋板組件2首尾拼接連成環(根據不同需要可以為封閉的，也可以為非封閉的)。在縱向上，波紋板環(例如，第一波紋板環3)的多個波紋板之間的拼接縫與相鄰的波紋板環的多個波紋板之間的拼接縫錯開，如圖3所示。這種方式優化了波紋板組件的受力，提高了其承載能力。

為了保證連接的牢固性，相鄰的波紋板環之間搭接。也就是，在隧道的縱向上，相鄰的波紋板環之間搭接。如圖4所示，優選地，相鄰的波紋板環(例如，第一波紋板環3或第二波紋板環5)之間至少搭接四分之三個波紋板的波峰，並通過螺栓連接相鄰的波紋板環。為了防止漏水，在波紋板環之間的搭接處設置防水墊10。該防水墊10為橡膠件，並通過螺栓被壓縮式設置在兩個波紋板環之間。

在隧道支護過程中，常常是波紋板組件之間在特定位置連接以形成波紋板環。而波紋板組件可以採用螺栓進行連接。在這種情況下，為了人員操作方便，螺母可以提前固定在需要搭接的波紋板的外側。在連接操作過程中，操作人員使用螺栓從內到外依次穿過兩塊波紋板而與螺母旋擰固定。這種操作方式比較簡單，對操作空間要求低。

根據不同隧道工程需要，還需要對第二波紋板環進行接地操作。例如第二波紋板環與隧道水溝內貫通地線或絕緣端子相連接，或者與拱頂的架空地線相連接。根據工程需要，還對第二波紋板環做絕緣處理，例如，在第二波紋板環的表面上噴塗雙組分聚氨酯組合物，以提高波紋板環的絕緣效果。

同理地，需要在第二波紋板環5與初期支護之間灌注混凝土，則可以在第二波紋板環5設置有用於增加摩擦力的摩擦件(圖中未示出)。摩擦件可以為突出式設置的鋼筋。當然，摩擦件也可以預留在初期支護上。

以上僅為本發明的優選實施方式，但本發明保護範圍並不局限於此，任何本領域的技術人員在本發明公開的技術範圍內，可容易地進行改變或變化，而這種改變或變化都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以權利要求書的保護範圍為準。