專利名稱：隧道施工中用于控制鋼架大變形的機械支撐系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及隧道工程施工設(shè)備，具體說是一種用以控制隧道 初期支護鋼架變形的帶有箱形鋼基座的扇形機械支撐系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在隧道工程中，軟弱圍巖大斷面隧道開挖多采用分部開挖的方法
(如臺階法、CD法、CRD法等)，其中臺階法由于施工快捷方便，應(yīng) 用較多。其施工的主要順序為開挖上臺階，安裝支護鋼架(一般為 型鋼鋼架或格柵鋼架)，并噴射混凝土，并噴射混凝土。然后開挖下臺 階和仰拱，安裝下臺階和仰拱的支護鋼架。在開挖下臺階和仰拱時， 是支護鋼架變形最大的時候。當?shù)刭|(zhì)條件不好時，往往造成鋼架的大 變形，如果這種變形得不到及時的控制，往往會造成隧道塌方；或者 變形的鋼架侵入隧道空間，就需要將變形的鋼架拆除更換，在拆換鋼 架過程中，也常常誘發(fā)塌方。無論是塌方還是拆換鋼架，發(fā)生的工程 費用都較大，是隧道施工中要竭力避免其發(fā)生的。為了控制已經(jīng)安裝
好的鋼架在圍巖壓力作用下的大變形，主要有下述兩種方法
1. 增加噴射混凝土的厚度，在原有噴射混凝土的表面在補噴一 層混凝土，增加結(jié)構(gòu)的厚度，來控制變形。
2. 在鋼架上增加臨時支撐。臨時支撐多采用現(xiàn)場臨時加工的支 撐桿件，桿件的截面形式有工字鋼、圓形鋼管等。支撐結(jié)構(gòu) 多采用桁架式或單點支撐
釆用加厚噴射混凝土的方法，效果較慢，而且施工時間較長，往 往不能及時控制圍巖和鋼架變形；采用在鋼架上增加臨時支撐的方法， 具有施工時間短，受力機理明確清晰，效果明顯，支撐結(jié)構(gòu)可以重復(fù) 使用，經(jīng)濟性好等優(yōu)點。但是，目前這些臨時支撐多為采用現(xiàn)場現(xiàn)有 的材料(鋼管、工字鋼等)臨時加工，存在以下問題1. 支撐的直接放在原地面上，不能提供足夠的支撐力。如果在 原地面上進行地基處理，費時費力，占用寶貴的時間。2. 支撐與鋼架的接觸不好，多采用木楔等，不能保證均勻受力3. 不能提供預(yù)應(yīng)力4. 單點支撐，不能形成穩(wěn)定的支撐體系5. 加工、安裝不方便發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是解決上述問題，提供能夠快速安裝的作用于 隧道鋼架的扇形支撐體系，為隧道施工提供方便快捷的臨時支撐體系。所述隧道施工中用于控制鋼架大變形的機械支撐系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu)由 鋼管構(gòu)成的支撐單元和箱形基座組成，支撐單元由舉重螺桿和鋼管組成，其特征是在隧道內(nèi)地面中部固定鋼箱基座，在鋼箱基座上用法 蘭和螺栓連接多個頂部帶鋼套筒的升降式舉重螺桿，舉重螺桿連接機 械千斤頂，與鋼套筒相嵌套的支撐桿與支護鋼架連接。作為本系統(tǒng)的實施例，有如下的優(yōu)化方案所述鋼箱基座通過打 入地下的鋼管錨樁來予以固定。所述鋼箱基座上的每一個升降式舉重螺桿采用獨立的機械千斤頂 控制。鋼箱基座與支撐桿構(gòu)成的多榀的支撐系統(tǒng)間有斜向連桿相互支 撐。 一榀支撐系統(tǒng)由一個鋼箱基座及其所攜帶的多個舉重螺桿，與相 應(yīng)數(shù)量的支撐桿頂在半圓形的支護鋼架上，形成一榀扇形的支撐系統(tǒng)， 在一個隧道內(nèi)多榀支撐系統(tǒng)間通過連桿互相支撐，可以增強支撐系統(tǒng) 的穩(wěn)定性。一個帶鋼套筒的舉重螺桿與一根支撐桿構(gòu)成一個支撐單元，支撐 單元鋼管和舉重螺桿用套筒連接；舉重螺桿和基座采用法蘭和螺栓連 接，附屬連接桿件采用銷釘連接，以實現(xiàn)方便快捷的安裝。在隧道臺階法施工時，開挖下臺階前，安裝本系統(tǒng)，可以預(yù)防開 挖過程中初期支護鋼架的變形。而當隧道鋼架變形超限后，安裝本系4統(tǒng)，可以迅速地提供支承加固。并能對鋼架施加一定的預(yù)應(yīng)力，有效 的控制了隧道初期支護鋼架變形，防止由于支護承載力不足造成的隧 道塌方，同時防止鋼架變形過大侵入隧道限界造成的拆除返工，消除 施工安全隱患，保證隧道施工安全，節(jié)約工程成本。本實用新型大大縮短了隧道施工中安裝臨時支撐的安裝時間，并 能大幅度提高臨時支撐的質(zhì)量和穩(wěn)定性。通過調(diào)節(jié)支撐桿的長度，可 以適應(yīng)各種的隧道斷面，并且能夠兩榀或多榀相連，形成整體受力的 結(jié)構(gòu)，大大增加了支撐的可靠性。同時，通過獨立的機械千斤頂，可 以調(diào)節(jié)各點的支撐力，并能對隧道鋼架施加預(yù)應(yīng)力。既可用于隧道正 常掘進預(yù)防初期鋼架變形過大，又可作為保證隧道安全施工的應(yīng)急設(shè) 備，同時大幅降低了防護體系的成本。對于保證隧道施工安全，防止 隧道初期支護變形帶來的隧道塌方有重要意義。

圖1是本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2箱形基座示意圖， ，，圖3多榀連接示意圖圖中1—鋼箱基座，2—支撐桿，3—支護鋼架，4—錨樁，5—鋼 套筒，6—舉重螺桿，7—連桿，8—隧道頂。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明本實用新型適 用于當隧道施工鋼架的變形量超過預(yù)期，即沉降超過預(yù)留沉降量；周 邊邊墻的收斂變形侵入限界；或者通過隧道的監(jiān)控量測發(fā)現(xiàn)變形不收 斂；或變形量急劇變化時的對隧道鋼鋼拱架進行支撐臨時加固。所述隧道施工中用于控制鋼架大變形的機械支撐系統(tǒng)，在上述情 況下，在隧道內(nèi)地面中部固定鋼箱基座1，在鋼箱基座1上嵌有多個頂 部帶鋼套筒5的升降式舉重螺桿6，舉重螺桿6連接機械千斤頂，鋼套 筒5內(nèi)通過配套的支撐桿2與支護鋼架3連接。所述鋼箱基座1可以通過打入地下的錨樁4固定。所述鋼箱基座1上的每一個升降式舉重螺桿6采用獨立的機械千 斤頂控制。鋼箱基座1與支撐桿2構(gòu)成的多榀的支撐系統(tǒng)間有斜向連桿7相 互支撐。連接桿件采用銷釘連接，以方便快捷的安裝。安裝順序首先對齊鋼架位置安裝鋼箱基座1，然后安裝支撐桿件，連接千斤頂，針對安裝的支撐桿件控制伸出舉重螺桿6，施加預(yù)應(yīng)力達 到設(shè)計值，安裝完成一個鋼箱基座1的支撐系統(tǒng)后，在下一個需要安 裝支撐的鋼架對應(yīng)位置安裝另一個鋼箱基座l，如此循環(huán)，完成整個扇 形支撐系統(tǒng)。當?shù)鼗休d力較差時，用液壓振動錘打入鋼管錨樁4，鋼管錨樁4 頂端與地面平齊，可采用插銷和鋼箱基座l連接。當多組支撐系統(tǒng)同時使用時，采用連接桿件將基座和支撐桿連接 在一起，增加整體性。本實用新型在實施過程中，還可以通過壓力表的讀數(shù)，大致估算 隧道圍巖的壓力值和其變化趨勢。為隧道施工支護參數(shù)的動態(tài)調(diào)整提 供參考。
權(quán)利要求1.一種隧道施工中用于控制鋼架大變形的機械支撐系統(tǒng)，其特征是在隧道內(nèi)地面中部固定鋼箱基座(1)，在鋼箱基座(1)上嵌有多個頂部帶鋼套筒(5)的升降式舉重螺桿(6)，舉重螺桿(6)連接機械千斤頂，與鋼套筒(5)相嵌套的支撐桿(2)與支護鋼架(3)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道施工中用于控制鋼架大變形的機械 支撐系統(tǒng)，其特征是所述鋼箱基座(1)通過打入地下的錨樁(4) 固定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道施工中用于控制鋼架大變形的機械支撐系統(tǒng)，其特征是所述鋼箱基座(1)上的每一個升降式舉重螺桿(6)采用獨立的機械千斤頂控制。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道施工中用于控制鋼架大變形的機械 支撐系統(tǒng)，其特征是鋼箱基座(1)與支撐桿(2)構(gòu)成的多榀的支 撐系統(tǒng)間有斜向連桿(7)相互支撐。
專利摘要一種隧道施工中用于控制鋼架大變形的機械支撐系統(tǒng)，其特征是在隧道內(nèi)地面中部固定鋼箱基座(1)，在鋼箱基座(1)上嵌有多個頂部帶鋼套筒(5)的升降式舉重螺桿(6)，舉重螺桿(6)連接機械千斤頂，鋼套筒(5)內(nèi)配套的支撐桿(2)與支護鋼架(3)連接。本實用新型在隧道初期支護在隧道圍巖的壓力作用下發(fā)生大變形時，可以快捷安裝，迅速有效地提供系統(tǒng)穩(wěn)定支撐力，防止塌方和支護變形侵入隧道限界造成的返工，還可以在隧道正常掘進開挖下臺階時，安裝本系統(tǒng)來預(yù)防變形過大，保證隧道施工的安全，節(jié)約工程成本。
文檔編號E21D15/50GK201412170SQ20092008674
公開日2010年2月24日 申請日期2009年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月19日
發(fā)明者張旭東 申請人:中鐵十一局集團有限公司