一种用于隧道大变形的让压格栅拱架及施作方法与流程

1.本发明属于隧道工程技术领域，特别涉及一种用于隧道大变形的让压格栅拱架及施作方法。


背景技术：

2.在软弱围岩、膨胀性围岩或高应力围岩的隧道施工中，常出现隧道大变形、侵限等情况，目前针对隧道大变形主要采用强支护，支护结构往往需要具有很高的强度和较大的尺寸，这种支护方式导致施工成本的增加，而且在实际大变形隧道中应用效果并不理想，常出现衬砌混凝土开裂、剥落、拱架扭曲等现象，严重时隧道坍塌。


技术实现要素：

3.本发明提供一种用于隧道大变形的让压格栅拱架及施作方法，通过提前预制，实现快速组装；同时利用让压缓冲装置有效释放围岩压力，减小支护结构受力，在降低隧道开挖风险的同时，实现对隧道围岩变形的合理控制，以解决现有隧道支护结构不能适用于隧道围岩大变形的问题，具有结构力学合理、安装便捷、性能可靠的优点。
4.一种用于隧道大变形的让压格栅拱架，包括：格栅拱架主体1、角钢21，22、高强螺母3、连接构件4、上压板5、限位器6、弹性填料7和下支撑板8；所述角钢22焊接于上压板5的翼板上；所述角钢21和角钢22通过高强螺母3连接；所述下支撑板8焊接于格栅拱架主体1的主筋上；所述弹性填料7填充于上压板5和下支撑板8之间。
5.优选的，所述角钢22与连接构件4焊接；所述连接构件4是钢筋或钢板。
6.优选的，所述连接构件4的数量是单个或多个，当设置多个时，布设为单层或多层。
7.优选的，所述上压板5为u型槽钢；所述上压板5底板上有与格栅拱架主体1的主筋位置对应的开孔。
8.优选的，所述限位器6为钢垫板或钢球。
9.优选的，所述角钢22顶面高于限位器6的顶面。
10.优选的，所述弹性填料7为高强橡胶或高强弹簧。
11.一种用于隧道大变形的让压格栅拱架施作方法，包括以下步骤：
12.①
预制格栅拱架主体1、角钢21、角钢22、连接构件4、上压板5、限位器6、弹性填料7和下支撑板8；
13.②
将两个l型下支撑板8对称焊接于栅拱架主体1的内侧；
14.③
将弹性材料7放置于栅拱架主体1内，支撑在下支撑板8之上；
15.④
将上压板5通过预制的空洞穿过拱架主体1的主筋，并将限位器6焊接于主筋上，防止上压板5脱落；
16.⑤
分别将角钢21和角钢22对称焊接于钢筋主体1和上压板5的外侧；
17.⑥
将连接构件4焊接于角钢22的内侧，以增加让压格栅拱架连接处的整体稳定性；
18.⑦
隧道开挖成形后，将预制的分段格栅拱架依次放置于开挖轮廓面的相应位置，
并通过高强螺母3将上下段格栅拱架连接，形成让压格栅拱架整体。
19.本发明具有的技术优势：
20.本发明的所有组成构件均预先制作，运输至施工现场后采用装配式方法组装成支护结构整体，具有施工快捷的特点。采用可缩式让压结构可有效释放围岩压力，减小支护结构受力，降低隧道开挖风险和费用，具有较好的支护效果，结构力学性能合理，应用前景广阔，经济效益显著。
附图说明
21.图1是本发明所提供的让压拱架的剖视结构示意图；
22.图2是本发明所采用的角钢的立面结构示意图；
23.图3是本发明所采用的上压板的立面结构示意图；
24.其中：
25.1-格栅拱架主体；21-角钢，22-角钢；3-高强螺母；4-连接构件；5-上压板；6-限位器；7-弹性填料；8-下支撑板。
具体实施方式
26.为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明提供的一种用于隧道大变形的让压格栅拱架及施作方法进行详细描述。以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。
27.实施例1
28.参见图1，一种用于隧道大变形的让压格栅拱架，包括：格栅拱架主体1、角钢21、角钢22、高强螺母3、连接构件4、上压板5、限位器6、弹性填料7和下支撑板8；角钢22焊接于上压板5的翼板上；所述角钢21和角钢22通过高强螺母3连接；所述下支撑板8焊接于拱架主筋上；所述弹性填料7填充于上压板5和下支撑板8之间。
29.为起到压缩效果，本实施例中将角钢22顶端高出限位器6的顶面10cm，高出的长度表明该接口处理论上可实现的最大压缩量，因此实际高出长度应根据实际工程情况确定，需要指出的是当高出长度较长时，应适当增加连接构件数量和层数，以提高接口处的整体稳定性。本实施例中在两侧角钢22之间焊接单层钢板连接件4。
30.上压板5采用u型槽钢，并在底板上与格栅主筋位置对应的位置开孔，开孔孔径稍大于钢筋主筋直径，以便钢筋穿过；同时为防止上压板5在受力过程中脱落，在格栅拱架主筋上安装限位器6，限位器6采用比上压板5上开孔直径稍大的钢垫板或钢球。
31.弹性填料7采用高强橡胶。
32.本发明在提供病害隧道结构修复体系同时，还提供了基于病害隧道结构修复体系对隧道进行加固的方法，该施工方法包括以下步骤：
33.a)根据设计要求，预制格栅拱架主体1、角钢21、角钢22、连接构件4、上压板5、限位器6、弹性填料7和下支撑板8；
34.b)将两个l型下支撑板8对称焊接于栅拱架主体1的内侧；
35.c)将弹性材料7放置于栅拱架主体1内，支撑在下支撑板8之上；
36.d)将上压板5通过预制的空洞穿过拱架主体1的主筋，并通过限位器6防止上压板5
脱落；
37.e)分别将角钢21和角钢22对称焊接于钢筋主体1和上压板5的外侧；
38.f)将连接构件4焊接于角钢22的内侧，以增加让压格栅拱架连接处的整体稳定性；
39.g)隧道开挖成形后，将预制的分段格栅拱架依次放置于开挖轮廓面的相应位置，并通过高强螺母3将上下段格栅拱架进行连接，形成让压格栅拱架整体。
40.最后说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，凡对本发明技术方案进行等效修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围的，皆应属于本发明专利涵盖的范围内。


技术特征：
1.一种用于隧道大变形的让压格栅拱架，其特征在于，包括：格栅拱架主体(1)、角钢(21，22)、高强螺母(3)、连接构件(4)、上压板(5)、限位器(6)、弹性填料(7)和下支撑板(8)；所述角钢(22)焊接于上压板(5)的翼板上；所述角钢(21)和角钢(22)通过高强螺母(3)连接；所述下支撑板(8)焊接于格栅拱架主体(1)的主筋上；所述弹性填料(7)填充于上压板(5)和下支撑板(8)之间。2.根据权利要求1所述的用于隧道大变形的让压格栅拱架，其特征在于，所述角钢(22)与连接构件(4)焊接；所述连接构件(4)是钢筋或钢板。3.根据权利要求1或2所述的用于隧道大变形的让压格栅拱架，其特征在于，所述连接构件(4)的数量是单个或多个，当设置多个时，布设为单层或多层。4.根据权利要求3所述的用于隧道大变形的让压格栅拱架，其特征在于，所述上压板(5)为u型槽钢；所述上压板(5)底板上有与格栅拱架主体(1)的主筋位置对应的开孔。5.根据权利要求4所述的用于隧道大变形的让压格栅拱架，其特征在于，所述限位器(6)为钢垫板或钢球。6.根据权利要求5所述的用于隧道大变形的让压格栅拱架，其特征在于，所述角钢(22)顶面高于限位器(6)的顶面。7.根据权利要求6所述的用于隧道大变形的让压格栅拱架，其特征在于，所述弹性填料(7)为高强橡胶或高强弹簧。8.一种用于隧道大变形的让压格栅拱架施作方法，其特征在于，包括以下步骤：
①
预制格栅拱架主体(1)、角钢(21)、角钢(22)、连接构件(4)、上压板(5)、限位器(6)、弹性填料(7)和下支撑板(8)；
②
将两个l型下支撑板(8)对称焊接于栅拱架主体(1)的内侧；
③
将弹性材料(7)放置于栅拱架主体(1)内，支撑在下支撑板(8)之上；
④
将上压板(5)通过预制的空洞穿过拱架主体(1)的主筋，并将限位器(6)焊接于主筋上，防止上压板(5)脱落；
⑤
分别将角钢(21)和角钢(22)对称焊接于钢筋主体(1)和上压板(5)的外侧；
⑥
将连接构件(4)焊接于角钢22的内侧，以增加让压格栅拱架连接处的整体稳定性；
⑦
隧道开挖成形后，将预制的分段格栅拱架依次放置于开挖轮廓面的相应位置，并通过高强螺母(3)将上下段格栅拱架连接，形成让压格栅拱架整体。

技术总结
本发明公开了一种用于隧道大变形的让压格栅拱架及施作方法，让压格栅拱架结构包括格栅拱架主体、角钢、高强螺母、连接构件、上压板、限位器、弹性填料和下支撑板。该发明的所有组成构件均预先制作，现场采用装配式方法组装成支护结构整体，具有施工快捷的特点，同时采用可缩式让压结构可有效释放围岩压力，减小支护结构受力，降低隧道开挖风险，具有较好的支护效果，可广泛应用于大变形隧道的支护工程中。可广泛应用于大变形隧道的支护工程中。可广泛应用于大变形隧道的支护工程中。


技术研发人员：郭震山 赵紫阳 姚广 何信 宿钟鸣 张川川 赵雪峰
受保护的技术使用者：山西省交通科技研发有限公司
技术研发日：2022.03.02
技术公布日：2022/6/1