本實用新型屬于交通工程領(lǐng)域，具體涉及一種隧道初期支護的臨時加固內(nèi)貼合環(huán)拱結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著西部大開發(fā)、一帶一路的推進，高速公路及鐵路恰逢規(guī)?；ㄔO(shè)的新高峰。在高原地區(qū)不可避免的面臨大量的隧道建設(shè)，然而在軟弱圍巖（V級圍巖或者更差圍巖）及土質(zhì)隧道施工中初期支護后常伴隨有大變形發(fā)生，甚至侵界的情況。目前國內(nèi)外有使用伸縮式鋼架和9-13m長錨桿控制變形，但該方案實施復雜且經(jīng)濟費用高，加大預(yù)留變形量則需要準確預(yù)測變形，實際施工中預(yù)測不準通常導致需要其他處置措施，如改善洞形噴射層留縱縫或者多重支護都需要預(yù)先處理，但是處置措施適用性不強且?guī)в幸欢ǖ拿つ啃裕羧猿霈F(xiàn)過大變形需要再次處置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種隧道初期支護的臨時加固內(nèi)貼合環(huán)拱結(jié)構(gòu)，是一種解決目前隧道初期支護大變形隨機處置的措施，其成本低、操作方便、適應(yīng)性較強，能防止初期支護進一步大變形，并易于控制初期支護變形量。

本實用新型的技術(shù)方案是：

一種隧道初期支護臨時加固內(nèi)貼合環(huán)拱結(jié)構(gòu)，包括拱頂長幅環(huán)拱節(jié)、上臺階短幅環(huán)拱節(jié)、上臺階橫撐節(jié)、中臺階短幅環(huán)拱節(jié)、中臺階橫撐節(jié)、下臺階環(huán)拱節(jié)、環(huán)拱腳連接端板、橫撐連接板、環(huán)拱連接板和斜交連接板，在隧道三臺階開挖中，上臺階開挖時做上部的初期支護后，緊貼初期支護安裝拱頂長幅環(huán)拱節(jié)和兩段上臺階短幅環(huán)拱節(jié)，上臺階短幅環(huán)拱節(jié)對稱安裝在拱頂長幅環(huán)拱節(jié)兩側(cè)，開挖溝槽安裝兩個對稱的上臺階橫撐節(jié)，拱頂長幅環(huán)拱節(jié)和上臺階短幅環(huán)拱節(jié)通過環(huán)拱連接板連接，兩段上臺階橫撐節(jié)通過橫撐連接板連接，上臺階短幅環(huán)拱節(jié)和上臺階橫撐節(jié)通過斜交連接板連接；中臺階開挖時做中間的初期支護后，緊貼初期支護緊接上臺階短幅環(huán)拱節(jié)對稱安裝兩個中臺階短幅環(huán)拱節(jié)，開挖溝槽安裝兩個對稱的中臺階橫撐節(jié)，兩段橫撐節(jié)通過橫撐連接板連接，中臺階短幅環(huán)拱節(jié)和中臺階橫撐節(jié)通過斜交連接板連接；下臺階開挖時做下部的初期支護后，緊貼初期支護緊接中臺階短幅環(huán)拱節(jié)對稱安裝兩個下臺階環(huán)拱節(jié)，下臺階環(huán)拱節(jié)下部設(shè)置環(huán)拱腳連接端板。

一種隧道初期支護臨時加固內(nèi)貼合環(huán)拱結(jié)構(gòu)，包括拱頂長幅環(huán)拱節(jié)、長幅環(huán)拱節(jié)、中臺階橫撐節(jié)、下臺階環(huán)拱節(jié)、環(huán)拱腳連接端板、橫撐連接板、環(huán)拱連接板和斜交連接板，在隧道兩臺階開挖中，上臺階開挖時做上部的初期支護后，緊貼初期支護安裝拱頂長幅環(huán)拱節(jié)和兩段長幅環(huán)拱節(jié)，長幅環(huán)拱節(jié)對稱安裝在拱頂長幅環(huán)拱節(jié)兩側(cè)，開挖溝槽安裝兩個對稱的中臺階橫撐節(jié)，拱頂長幅環(huán)拱節(jié)和長幅環(huán)拱節(jié)通過環(huán)拱連接板連接，兩段中臺階橫撐節(jié)通過橫撐連接板連接，長幅環(huán)拱節(jié)和中臺階橫撐節(jié)通過斜交連接板連接；下臺階開挖時做下部的初期支護，緊貼初期支護緊接長幅環(huán)拱節(jié)安裝下臺階環(huán)拱節(jié)，下臺階環(huán)拱節(jié)下部設(shè)置環(huán)拱腳連接端板。

優(yōu)選的，所述拱頂長幅環(huán)拱節(jié)、上臺階短幅環(huán)拱節(jié)、中臺階短幅環(huán)拱節(jié)和下臺階環(huán)拱節(jié)由工字鋼通過彎曲機加工，上臺階橫撐和中臺階橫撐由兩段工字鋼加工的橫撐節(jié)拼接而成，環(huán)拱連接板、斜交連接板、橫撐連接板和環(huán)拱腳連接端板均由鋼板制作。

優(yōu)選的，所述拱頂長幅環(huán)拱節(jié)、長幅環(huán)拱節(jié)和下臺階環(huán)拱節(jié)由工字鋼通過彎曲機加工，中臺階橫撐由兩段工字鋼加工的橫撐節(jié)拼接而成，環(huán)拱連接板、斜交連接板、橫撐連接板和環(huán)拱腳連接端板均由鋼板制作。

優(yōu)選的，所述長幅環(huán)拱節(jié)、上臺階短幅環(huán)拱節(jié)、中臺階短幅環(huán)拱節(jié)、和下臺階環(huán)拱節(jié)圓弧半徑為隧道上半圓初支內(nèi)拱半徑，長幅環(huán)拱節(jié)對應(yīng)圓心角為60°，上臺階短幅環(huán)拱節(jié)和中臺階短幅環(huán)拱節(jié)對應(yīng)圓心角為30°。

優(yōu)選的，所述長幅環(huán)拱節(jié)、長幅環(huán)拱節(jié)和下臺階環(huán)拱節(jié)圓弧半徑為隧道上半圓初支內(nèi)拱半徑，長幅環(huán)拱節(jié)和長幅環(huán)拱節(jié)對應(yīng)圓心角為60°。

優(yōu)選的，所述工字鋼型號為I18b或I20b，所述環(huán)拱連接板、斜交連接板和橫撐連接板由厚度為16~20mm的連接鋼板制作，所述環(huán)拱腳連接端板使用連接鋼板的厚度尺寸為其它連接鋼板的1.5倍，所述橫撐連接板寬度為工字鋼高度+40mm，長度為工字鋼翼緣寬+100mm，所述環(huán)拱連接板邊緣不超過工字鋼外側(cè)翼緣，所述斜交連接板中部增設(shè)工字鋼加勁肋，所述工字鋼腹板位置增加角鋼做加強連接件。

優(yōu)選的，所述環(huán)拱連接板、斜交連接板和橫撐連接板上均設(shè)置有4個螺栓孔，螺栓孔徑為Φ22，孔心距連接板兩邊緣距離為50mm，分別與對應(yīng)部件通過四個螺栓連接。

本實用新型采用隧道分臺階開挖，兩臺階或者三臺階開挖，在上臺階開挖后按照設(shè)計圖紙及時施做初期支護。若發(fā)現(xiàn)變形或變形速率過大，利用型鋼彎曲機將工字鋼加工成圓弧段，每節(jié)段弧形工字鋼端頭焊接接頭鋼板，鋼板上鑿螺栓孔。將各節(jié)段弧形工字鋼在初期支護內(nèi)側(cè)緊貼混凝土拼接成該臺階內(nèi)的環(huán)拱架。在對應(yīng)環(huán)拱架投影位置在地面挖出溝槽安裝工字鋼橫撐，橫撐由兩段工字鋼通過端頭鋼板用螺栓連接。橫撐與環(huán)拱架工字鋼腳部翼緣通過連接板用螺栓連接，橫撐安裝好需填土覆蓋。若環(huán)拱架與初支混凝土表面間距較大處用木楔塞實，使用噴射混凝土將工字鋼外側(cè)翼緣完全覆蓋，噴射混凝土厚度益達到1/3工字鋼高度。一般在變形較大處連續(xù)設(shè)置三品，環(huán)拱間距為500mm，拱架之間在環(huán)向每隔2m使用Φ28螺紋鋼焊接，此方法加固后繼續(xù)上臺階開挖施工。

中臺階開挖過程中先開挖兩側(cè)巖土，中間預(yù)留4m以上土體支撐上臺階橫撐。施做初期支護后安裝中臺階環(huán)拱工字鋼節(jié)段并在翼緣噴射混凝土覆蓋，開挖中臺階預(yù)留巖土后，在地面開鑿溝槽安裝中臺階橫撐并用土覆蓋。

開挖下臺階兩側(cè)巖土，中間預(yù)留4m以上土體支撐中臺階橫撐，施做初期支護后安裝下臺階工字鋼環(huán)拱架。下臺階環(huán)拱架依據(jù)初期支護內(nèi)圓弧長度設(shè)置，環(huán)拱腳焊接加大端接鋼板。開挖下臺階中間部分巖土后可施做隧道仰拱。當二襯鋼筋混凝土拱圈澆筑到距離環(huán)拱架附近時從上到下拆除環(huán)拱架。保持完好的環(huán)拱節(jié)段可備下次使用。

本實用新型的隧道初期支護臨時環(huán)拱加固結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、安拆方便，依據(jù)監(jiān)控量測發(fā)現(xiàn)變形過大時增加支護極具針對性和實時性。部分拱架可循環(huán)使用，降低了施工成本，提高了工作效率。也解決了隧道初期支護后出現(xiàn)的大變形問題。

附圖說明

圖1為本實用新型三臺階開挖法的主視圖。

圖2為本實用新型兩臺階開挖法的主視圖。

圖3為環(huán)拱連接端板大樣圖。

圖4為環(huán)拱連接端板大樣圖斷面圖。

圖5為橫撐連接板大樣圖。

圖6為斜交連接板大樣圖。

圖7為斜交連接板大樣圖斷面圖。

圖8 為環(huán)拱腳連接端板大樣圖。

圖中：1－拱頂長幅環(huán)拱節(jié)，2－環(huán)拱連接板，3－上臺階短幅環(huán)拱節(jié)，4－斜交連接板，5－上臺階橫撐節(jié)，6－橫撐連接板，7－中臺階短幅環(huán)拱節(jié)，8－長幅環(huán)拱節(jié)，9－中臺階橫撐節(jié)，10－下臺階環(huán)拱節(jié)，11－環(huán)拱腳連接端板，12－初期支護，13－工字鋼，14－角鋼，15－螺栓孔，16－螺栓，17－加勁肋。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式，對本實用新型作進一步說明。

實施例1

隧道三臺階開挖法初期支護臨時環(huán)拱加固措施如圖1和圖3-8所示，上臺階A開挖后按照設(shè)計圖紙及時施做初期支護12，依據(jù)測量監(jiān)控數(shù)據(jù)顯示該處初期支護沉降或收斂過大或變形速率超過限值，需要設(shè)置環(huán)拱。所有環(huán)拱節(jié)段由工字鋼通過彎曲機加工并在端頭焊接連接板。緊貼初期支護12安裝拱頂長幅環(huán)拱節(jié)1和對稱安裝上臺階短幅環(huán)拱節(jié)3，開挖溝槽安裝兩個對稱的上臺階橫撐節(jié)5。拱頂長幅環(huán)拱節(jié)1和上臺階短幅環(huán)拱節(jié)3通過環(huán)拱連接板2用四個螺栓16連接，兩段上臺階橫撐節(jié)5通過橫撐連接板6用四個螺栓16連接。上臺階短幅環(huán)拱節(jié)3和上臺階橫撐節(jié)5通過斜交連接板4用四個螺栓16連接。每500mm安裝一品環(huán)拱，所有環(huán)拱成環(huán)加支撐后，拱架之間在環(huán)向每隔2m使用Φ28螺紋鋼搭接焊牢加強整體性。使用木楔塞實環(huán)拱架與初期支護間的較大空隙，噴射混凝土覆蓋環(huán)拱架工字鋼外側(cè)翼緣使得環(huán)拱與初期支護形成一體，噴射混凝土厚度應(yīng)不小于1/3工字鋼高度。隨后可繼續(xù)上臺階開挖施工。

中臺階開挖時先開挖兩邊B部分巖土，施做初期支護12。終凝后緊貼初期支護12安裝中臺階短幅環(huán)拱節(jié)7，開挖中臺階中間巖土C。開挖溝槽對稱安裝中臺階橫撐節(jié)9，兩段中臺階橫撐節(jié)9通過橫撐連接板6用四個螺栓16連接。中臺階短幅環(huán)拱節(jié)7和中臺階橫撐節(jié)9通過斜交連接板4用四個螺栓16連接，其他做法同上臺階環(huán)拱。

下臺階開挖時先開挖兩邊D部分巖土，施做初期支護12。終凝后緊貼初期支護12安裝下臺階環(huán)拱節(jié)10，下臺階環(huán)拱節(jié)10下部采用環(huán)拱腳連接端板11連接。開挖下臺階E后可施做隧道仰拱。當二襯鋼筋混凝土拱圈澆筑到距離環(huán)拱架附近時從上到下拆除環(huán)拱架。保持完好的環(huán)拱節(jié)段可備下次使用。

實施例2

隧道兩臺階開挖法初期支護臨時環(huán)拱加固措施如圖2和圖3-8所示，上臺階A開挖后按照設(shè)計圖紙及時施做初期支護12，依據(jù)測量監(jiān)控數(shù)據(jù)顯示該處初期支護沉降或收斂過大或變形速率超過限值需要設(shè)置環(huán)拱。所有環(huán)拱節(jié)段由工字鋼通過彎曲機加工并在端頭焊接連接板。緊貼初期支護12安裝拱頂長幅環(huán)拱節(jié)1和對稱安裝長幅環(huán)拱節(jié)8，開挖溝槽安裝兩個對稱的中臺階橫撐節(jié)9。拱頂長幅環(huán)拱節(jié)1和長幅環(huán)拱節(jié)8通過環(huán)拱連接板2用四個螺栓連接，兩段中臺階橫撐節(jié)9通過橫撐連接板6用四個螺栓連接。長幅環(huán)拱節(jié)8和中臺階橫撐節(jié)9通過斜交連接板4用四個螺栓連接。每500mm安裝一品環(huán)拱，所有環(huán)拱成環(huán)加支撐后，拱架之間在環(huán)向每隔2m使用Φ28螺紋鋼搭接焊牢。使用木楔塞實環(huán)拱架與初期支護間的較大空隙，噴射混凝土覆蓋環(huán)拱架工字鋼外側(cè)翼緣使得環(huán)拱與初期支護形成一體，噴射混凝土厚度應(yīng)不小于1/3工字鋼高度。隨后可繼續(xù)上臺階開挖。

下臺階開挖時先開挖兩邊D部分巖土，施做初期支護12。終凝后緊貼初期支護12安裝下臺階環(huán)拱節(jié)10，下臺階環(huán)拱節(jié)10下部采用環(huán)拱腳連接端板11。開挖下臺階E后可施做隧道仰拱。當二襯鋼筋混凝土拱圈澆筑到距離環(huán)拱架附近時從上到下拆除環(huán)拱架。保持完好的環(huán)拱節(jié)段可備下次使用。