專利名稱：用于隧道換拱施工中的施工結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種隧道施工過程中的施工結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種用于隧道換拱施工中的施工結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前公路隧道施工一般采用鉆爆法，設(shè)計(jì)一般采用新奧法，即在開挖過程中充分利用圍巖自身的承載能力，先在開挖時(shí)施作初期支護(hù)限制圍巖變形，并和圍巖一起受力，共同變形，后在圍巖變形基本收斂后施作二次襯砌協(xié)同初期支護(hù)一起受力。在隧道初期支護(hù)施工過程中，由于地質(zhì)條件較差，在淺埋、偏壓、地下水較發(fā)育、施工組織不到位或施工工藝不合理的情況下，易在隧道開挖過程中或初期支護(hù)完成后，出現(xiàn)拱部下沉侵限、側(cè)墻內(nèi)斂過大而侵限的現(xiàn)象，更嚴(yán)重的是拱部和側(cè)墻同時(shí)侵限。隧道變形過大，超過二次襯砌厚度最小 容許值后，為保證結(jié)構(gòu)安全，就須進(jìn)行換拱作業(yè)，處理這種問題傳統(tǒng)的方法是把初期支護(hù)爆破炸掉，再次進(jìn)行初期支護(hù)施工。當(dāng)前，隧道換拱作業(yè)一般在替撐、人工拆除、注漿固結(jié)等方面存在一些困難，以下將分別予以敘述I. “替撐”:所謂“替撐”就是先做好新支撐，然后拆除舊支撐，這種做法在過去礦山法施工時(shí)，是一個(gè)重要、常用的施工理念和施工工藝，當(dāng)時(shí)沒有噴錨支護(hù)，用木支撐支護(hù)，開挖I. 5m后，即進(jìn)行模筑襯砌(先拱后墻法)，木支撐不能留在混凝土里，當(dāng)混凝土澆筑到支撐位置后即拆除支撐，將荷載傳遞至模板和拱架上。這樣做很安全，如今將這種理念用在換拱作業(yè)里，表面上看是個(gè)不錯(cuò)的想法，但在實(shí)際操作中卻有新舊鋼架的節(jié)點(diǎn)薄弱、拆除困難、鋼架縱向連接實(shí)現(xiàn)困難等諸多弊端。2.人工拆除隧道管理者一般認(rèn)為圍巖變形大、脆弱，宜盡量減少擾動，而爆破的擾動是最大的，所以嚴(yán)控爆破拆除，要采取人工或機(jī)械拆除。圍巖脆弱，減少擾動，這個(gè)判斷是正確的，但是，爆破震動就比機(jī)械拆除震動大、以及人工作業(yè)就安全的判斷有嚴(yán)重偏差。建設(shè)部關(guān)于對磚木結(jié)構(gòu)房屋的爆破震速標(biāo)準(zhǔn)是2cm/s，也就是說，只要將爆速控制在一個(gè)合理范圍內(nèi)，爆破就是安全的；而所謂機(jī)械拆除在目前主要是指沖擊錘，沖擊錘的震動不一定比爆破??；更重要的是，司機(jī)坐在駕駛室內(nèi)，視線難以達(dá)到嵌槽，這就可能造成誤操作，鑿到鋼架，形成安全隱患。而人工拆除的主導(dǎo)思想就是要做到“隧道安全”，其實(shí)，最大的安全是人員安全，其次才是隧道，人工進(jìn)行位于人體上方的拆除作業(yè)，脫落的物體都會直接砸到人體上，安全性同樣難以得到保障。3.注衆(zhòng)固結(jié)圍巖變形很大,一般認(rèn)為圍巖必然松散，目前大多是米用打孔注衆(zhòng)、注入普通水泥漿粘結(jié)松散圍巖的方法。事實(shí)上，變形的圍巖未必松散，許多項(xiàng)目就存在普通靜壓注漿滲透及固結(jié)無效的問題；此外，所注入的固結(jié)漿液與其說是“水泥漿”，不如說是“泥水漿”，水泥漿注入圍巖，首先起到的作用不是像“膠水粘紙一樣”將松散圍巖“粘”在一起，而是水先對圍巖軟化，這在隧道施工中十分危險(xiǎn)的，很多隧道就是在灌漿過程中坍塌的。[0007]基于此，為了更有效地節(jié)約工期，確保施工人員安全，也為了保證換拱后結(jié)構(gòu)的承載能力能滿足要求，有必要開發(fā)行之有效的施工工法及施工結(jié)構(gòu)，為隧道換拱施工提供指導(dǎo)以集中推廣，提高換拱操作的有效性、規(guī)范性和安全性。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、易于安裝和拆除、安全性好的用于隧道換拱施工中的施工結(jié)構(gòu)。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出的技術(shù)方案為一種用于隧道換拱施工方法中的施工結(jié)構(gòu)，所述施工結(jié)構(gòu)包括基礎(chǔ)梁、臨時(shí)支撐和隧道原初期支護(hù)的鋼拱架，所述臨時(shí)支撐的基礎(chǔ)架設(shè)于隧道底面的基礎(chǔ)梁上，所述臨時(shí)支撐的頂部支承住隧道原初期支護(hù)的鋼拱架；所述鋼拱架上方沿隧道拱部環(huán)向均勻分布有延伸到隧道侵限段巖體中的注漿孔，注 漿孔中設(shè)有鋼花管，所述鋼拱架上方沿隧道拱部環(huán)向均勻分布有延伸到隧道侵限段巖體中的超前管棚，所述超前管棚主要由鋼花管和壓注水泥漿組成。作為對上述施工結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述臨時(shí)支撐主要由沿隧道掘進(jìn)方向分布的多個(gè)鋼質(zhì)豎向支撐架和串聯(lián)各豎向支撐架的鋼質(zhì)水平連桿組成(均優(yōu)選為型鋼)，且每個(gè)豎向支撐架位于隧道原初期支護(hù)的每榀鋼拱架下方。更優(yōu)選的，所述豎向支撐架包括位于同一豎直平面內(nèi)且相互連接的橫向支撐、豎向支撐和斜向支撐，所述水平連桿串聯(lián)在各豎向支撐架的橫向支撐、豎向支撐或斜向支撐上。上述的施工結(jié)構(gòu)中，所述臨時(shí)支撐的頂部與隧道原初期支護(hù)的鋼拱架的接觸點(diǎn)優(yōu)選至少為3點(diǎn)(更優(yōu)選為5點(diǎn)或7點(diǎn))。通過接觸點(diǎn)將隧道初期支護(hù)所受的外力傳遞給臨時(shí)支撐，減少換拱和壓漿過程中初期支護(hù)的變形。所述臨時(shí)支撐主要由型鋼搭建而成，各構(gòu)件之間的連接形式一般采用焊接。作為對上述施工結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述超前管棚在隧道拱部沿環(huán)向上的鋼管分布密度優(yōu)選大于所述(徑向)注漿孔沿隧道拱部環(huán)向上的分布密度；所述超前管棚在隧道縱向上的鋼管水平間距優(yōu)選大于所述(徑向)注漿孔在隧道縱向上水平間距。上述的施工結(jié)構(gòu)中，所述鋼花管優(yōu)選是采用無縫鋼管經(jīng)裁制、打孔加工后制成，所述鋼花管四周開設(shè)注漿孔。本實(shí)用新型的施工結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用到隧道換拱施工方法中，具體包括以下步驟(I)臨時(shí)支撐在需要進(jìn)行換拱處理的隧道侵限段下方搭建臨時(shí)支撐，臨時(shí)支撐的基礎(chǔ)部位設(shè)置在隧道底面的基礎(chǔ)梁上，臨時(shí)支撐的頂部支承住隧道原初期支護(hù)的鋼拱架；所述初期支護(hù)一般為噴射混凝土和型鋼組合結(jié)構(gòu)；(2)徑向灌漿加固在隧道原初期支護(hù)的拱部表面鉆注漿孔，注漿孔沿隧道拱部環(huán)向均勻分布且沿徑向伸入到侵限段上方的巖體中；然后將鋼花管伸入到注漿孔內(nèi)并壓注水泥漿，以加固隧道開挖輪廓線外的圍巖；(3)超前管棚在隧道拱部沿環(huán)向設(shè)置超前管棚，超前管棚從拱頂沿隧道開挖方向斜向伸入到侵限段上方的巖體中；(4)拆除支護(hù)按照原初期支護(hù)鋼拱架的間距逐榀拆除侵入隧道復(fù)合襯砌中的二次襯砌(二次襯砌一般為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu))凈空的原初期支護(hù)；所述拆除包括采用沖擊錘松動、人工鑿除、小藥量爆破等方法拆除已經(jīng)變形或侵限的初期支護(hù)，每拆除一榀初期支護(hù)的鋼拱架，則對應(yīng)拆除一榀臨時(shí)支撐的豎向支撐架；拆除順序優(yōu)選采用由下至上、先墻后拱的順序進(jìn)行；一般不能大面積拆除初期支護(hù)，以防塌方及冒頂；(5)重作襯砌采用噴射混凝土和鋼件(優(yōu)選型鋼)逐榀重新施作隧道復(fù)合襯砌(復(fù)合襯砌包括初期支護(hù)和二次襯砌)中的初期支護(hù)，即在滿足原二次襯砌凈空的基礎(chǔ)上重新架立鋼拱架，并采用掛雙層鋼筋網(wǎng)噴射混凝土的形式恢復(fù)被拆除的初期支護(hù)，以便在臨時(shí)支撐拆除后能恢復(fù)初期支護(hù)的承載能力，完成隧道的換拱施工(注意，拆除一榀后緊接著重作一榀襯砌，再拆除、重作第二榀，按此順序交替進(jìn)行)。上述的隧道換拱施工方法，所述步驟(3)中，所述超前管棚優(yōu)選主要由鋼花管和壓注水泥漿構(gòu)成。這種優(yōu)選的超前管棚結(jié)構(gòu)形式可以保護(hù)隧道前方施工安全、減少塌方風(fēng)險(xiǎn)。上述的隧道換拱施工方法，所述超前管棚在隧道拱部沿環(huán)向上的鋼管分布密度優(yōu)選大于所述徑向注漿孔沿隧道拱部環(huán)向上的分布密度；所述超前管棚在隧道縱向上的鋼管·水平間距優(yōu)選大于所述徑向注漿孔在隧道縱向上水平間距。上述的隧道換拱施工方法，所述鋼花管優(yōu)選是采用無縫鋼管經(jīng)裁制、打孔加工后制成，所述鋼花管四周開設(shè)注漿孔。上述的隧道換拱施工方法，所述水泥漿優(yōu)選為摻有速凝劑的純水泥漿，水灰比優(yōu)選為I : (O. 6 I)。上述的隧道換拱施工方法，所述重作襯砌優(yōu)選是在灌漿加固后的灌注漿液強(qiáng)度達(dá)到75%以上時(shí)開始進(jìn)行。上述施工方法中，整個(gè)工序由拆除和重做兩大部分組成，必須在確保拆除安全的前提下才能重新施作襯砌。本實(shí)用新型提出的上述施工結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用采用的是一種先加固后拆除思想，該工法先對變形較大的初期支護(hù)采用臨時(shí)支撐支頂，在臨時(shí)支撐的保護(hù)下對隧道周邊的松散圍巖灌漿加固，待漿液強(qiáng)度形成后在超前管棚的保護(hù)下逐榀拆除變形大的初期支護(hù)，然后逐榀恢復(fù)正常的初期支護(hù)。目前通行的換拱工法一般是整體拆換侵限段，此法存在拆除范圍較大、易引發(fā)塌方、難以保證作業(yè)人員人身安全等弊端；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于本實(shí)用新型的施工結(jié)構(gòu)在壓漿加固隧道開挖輪廓線周圍有限空間的圍巖前先設(shè)置臨時(shí)支撐，這限制了初期支護(hù)在灌漿壓力下的繼續(xù)變形，并將拆除襯砌的影響限制在一榀或兩榀鋼架范圍內(nèi)，其他區(qū)域的襯砌可受到臨時(shí)支撐或已經(jīng)恢復(fù)好的初期支護(hù)的保護(hù)；本實(shí)用新型的施工結(jié)構(gòu)可處理因地質(zhì)條件差、偏壓嚴(yán)重等不良地形地質(zhì)條件而造成初期支護(hù)變形過大或破壞而影響結(jié)構(gòu)安全的隧道段，在臨時(shí)支撐和超前管棚的保護(hù)下，施工人員可安全在底部施工，減少了拆除初期支護(hù)過程中頂部掉塊或塌方的危險(xiǎn)。綜上，本實(shí)用新型可為今后存在病害的公路隧道換拱施工提供了實(shí)用、明確、安全、經(jīng)濟(jì)的換拱用施工結(jié)構(gòu)，具有較好的應(yīng)用前景。

圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例中換拱前隧道施工標(biāo)準(zhǔn)斷面圖(為使換拱工法描述更清楚，在圖I中未不出復(fù)合襯砲中初期支護(hù)的系統(tǒng)鋪桿和雙層鋼筋網(wǎng)片)。圖2為圖I中A-A處的剖視圖(圖中箭頭所示為隧道掘進(jìn)方向)。[0031]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中搭建臨時(shí)支撐后的施工狀態(tài)示意圖。圖4為圖3中B-B處的剖視圖。圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例中灌漿加固時(shí)的施工狀態(tài)示意圖。圖6為圖5中C-C處的剖視圖。圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例中注漿鋼花管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例中設(shè)置超前管棚時(shí)的施工狀態(tài)示意圖(圖中亦可看到本實(shí)用新型的施工結(jié)構(gòu))。圖9為圖8中D-D處的剖視圖。圖10為本實(shí)用新型實(shí)施例中第一、二榀臨時(shí)支撐范圍內(nèi)拆除及換拱縱面示意圖。圖11為本實(shí)用新型實(shí)施例中第三榀臨時(shí)支撐范圍內(nèi)拆除及換拱縱面示意圖。圖例說明11.上臺階；12.中臺階；13.下臺階；21.拱墻部噴射混凝土； 22.仰拱底部噴射混凝土； 23.上臺階型鋼拱架；24.中臺階型鋼拱架；25.下臺階型鋼拱架；26.仰拱底部支護(hù)型鋼拱架；27. 二次襯砌；3.豎向支撐架；31.斜向支撐；32.豎向支撐；33.橫向支撐；34.縱向水平連桿；35.基礎(chǔ)梁；4.注漿孔；41.封閉區(qū)；42.灌漿區(qū)；43.導(dǎo)向頭；5.超前管棚。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。實(shí)施例某高速公路有一座雙向六車道分離式公路隧道，施工過程中發(fā)現(xiàn)圍巖基本為泥盆系錫礦山組碳質(zhì)頁巖和泥巖，巖質(zhì)軟弱，構(gòu)造運(yùn)動強(qiáng)烈，不利于隧道施工。隧道結(jié)構(gòu)斷面采用馬蹄形，開挖跨度達(dá)18m，開挖高度12m，拱部矢跨比為O. 55。隧道采用鉆爆法施工，按新奧法方式進(jìn)行支護(hù)。支護(hù)結(jié)構(gòu)采用復(fù)合式襯砌，初期支護(hù)為錨桿噴射混凝土，內(nèi)含工字鋼骨架。二次支護(hù)為現(xiàn)澆模筑鋼筋混凝土，一般滯后初期支護(hù)2 3個(gè)月左右施作。隧道施工采用三臺階七步開挖法，上臺階施工采用留核心土環(huán)形掏槽法。中下臺階一般在I I. 5個(gè)月左右實(shí)施完畢，掌子面彼時(shí)才封閉成環(huán)。受隧道地質(zhì)情況及施工工法限制，上臺階開挖以后初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形較大。變形較大地段的水平收斂值達(dá)9. 5mm/d,拱頂沉降較大地段達(dá)25mm/d。設(shè)計(jì)預(yù)留變形量為15cm,承包人施工時(shí)實(shí)際預(yù)留30cm 35cm。在持續(xù)的變形過程中，局部段落初期支護(hù)侵入二次襯砌范圍，最大侵入量達(dá)60cm，已經(jīng)完全沒有二次襯砌的位置。為保證隧道施工安全，防止隧道塌方，保證二次襯砌的厚度，需對侵限段進(jìn)行換拱施工，拆除原初期支護(hù)重做，本實(shí)施例采用了一種如圖8、圖9所示的施工結(jié)構(gòu)，該施工結(jié)構(gòu)包括基礎(chǔ)梁35、臨時(shí)支撐和隧道原初期支護(hù)的上臺階型鋼拱架23，臨時(shí)支撐的基礎(chǔ)架設(shè)于隧道底面的基礎(chǔ)梁35上，臨時(shí)支撐的頂部支承住上臺階型鋼拱架23 ;上臺階型鋼拱架23上方沿隧道拱部環(huán)向均勻分布有延伸到隧道侵限段巖體中的注漿孔4，注漿孔4中設(shè)有鋼花管，上臺階型鋼拱架23上方沿隧道拱部環(huán)向均勻分布有延伸到隧道侵限段巖體中的超前管棚5，超前管棚5主要由鋼花管組成。鋼花管是采用無縫鋼管經(jīng)裁制、打孔加工后制成，鋼花管四周開設(shè)注漿孔。本實(shí)施例的施工結(jié)構(gòu)中，臨時(shí)支撐主要由沿隧道掘進(jìn)方向分布的十六個(gè)鋼質(zhì)豎向支撐架3和串聯(lián)各豎向支撐架3的鋼質(zhì)縱向水平連桿34組成，且每個(gè)豎向支撐架3位于隧道原初期支護(hù)的每榀上臺階型鋼拱架23下方。豎向支撐架3包括位于同一豎直平面內(nèi)且相互連接的橫向支撐33、豎向支撐32和斜向支撐31，縱向水平連桿34串聯(lián)在各豎向支撐架3的斜向支撐31上；臨時(shí)支撐的頂部與隧道原初期支護(hù)的上臺階型鋼拱架23的接觸點(diǎn)為5點(diǎn)。本實(shí)施例的施工結(jié)構(gòu)中 ，超前管棚5在隧道拱部沿環(huán)向上的鋼花管分布密度大于注漿孔4沿隧道拱部環(huán)向上的分布密度；超前管棚5在隧道縱向上的鋼花管水平間距大于注漿孔4在隧道縱向上水平間距。本實(shí)施例的施工結(jié)構(gòu)具體可應(yīng)用到圖I 圖11所示的隧道換拱施工方法，具體的安裝過程及應(yīng)用方法包括以下步驟。I.臨時(shí)支撐如圖I、圖2所示，圖I為本實(shí)施例的隧道換拱施工前的施工標(biāo)準(zhǔn)斷面圖，其主要由上臺階11、中臺階12、下臺階13三個(gè)臺階分步開挖組成，上臺階11掌子面和中臺階12掌子面間距30m 40m，中臺階12掌子面和下臺階13掌子面相距20m 30m，需要換拱的侵限段位于上臺階11掌子面和中臺階12掌子面之間。在需要進(jìn)行換拱處理的隧道侵限段下方搭建如圖3、圖4所示的臨時(shí)支撐，臨時(shí)支撐的基礎(chǔ)部位設(shè)置在隧道底面的基礎(chǔ)梁35上，臨時(shí)支撐的頂部支承住隧道原初期支護(hù)的鋼拱架。本實(shí)施例中，隧道原初期支護(hù)為噴射混凝土和鋼拱架組合結(jié)構(gòu)。其中，噴射混凝土包括拱墻部噴射混凝土 21和仰拱底部噴射混凝土 22 ;隧道原初期支護(hù)的鋼拱架包括原初期支護(hù)的上臺階型鋼拱架23、中臺階型鋼拱架24、下臺階型鋼拱架25以及仰拱底部支護(hù)型鋼拱架26，由于本實(shí)施例的侵限段位于上臺階部位，因此，本實(shí)施例的臨時(shí)支撐搭建于上臺階11處，臨時(shí)支撐的頂部支承住上臺階型鋼拱架23即可。如圖3和圖4所示，本實(shí)施例的臨時(shí)支撐主要由沿隧道掘進(jìn)方向分布的多個(gè)鋼質(zhì)豎向支撐架3和串聯(lián)各豎向支撐架3的縱向水平連桿34組成，豎向支撐架3和縱向水平連桿34均由型鋼制作。各豎向支撐架3均落底于基礎(chǔ)梁35上(基礎(chǔ)梁35采用混凝土或噴射混凝土)，且每個(gè)豎向支撐架3分別位于隧道原初期支護(hù)的每榀上臺階型鋼拱架23下方以支承住上臺階型鋼拱架23。豎向支撐架3包括位于同一豎直平面內(nèi)且相互連接的橫向支撐33、豎向支撐32和斜向支撐31，縱向水平連桿34串聯(lián)在各豎向支撐架3的斜向支撐31上。本實(shí)施例中單個(gè)豎向支撐架3與上臺階型鋼拱架23的接觸點(diǎn)為5點(diǎn)(參見圖3)，通過接觸點(diǎn)將隧道初期支護(hù)所受的外力傳遞給臨時(shí)支撐，減少換拱和壓漿過程中初期支護(hù)的變形。臨時(shí)支撐主要由型鋼搭建而成，各構(gòu)件之間的連接形式均采用焊接。本實(shí)施例中，臨時(shí)支撐下部預(yù)留有一“人”字形施工通道，以保證施工機(jī)械和車輛能夠通行。2.徑向灌漿加固如圖5、圖6所示，當(dāng)臨時(shí)支撐搭建完成后，在隧道原初期支護(hù)的拱部表面鉆注漿孔4，注漿孔4沿隧道拱部環(huán)向120°范圍內(nèi)均勻分布(沿隧道縱向梅花形布置)，本實(shí)施例中單個(gè)豎直平面內(nèi)共開鉆有19個(gè)注漿孔4 (參見圖5)，且每個(gè)注漿孔4沿徑向伸入到侵限段上方的巖體中；然后將鋼花管伸入到注漿孔4內(nèi)并向隧道拱部周圍圍巖壓注水泥漿，以加固隧道開挖輪廓線外的圍巖。如圖7所示，鋼花管是采用無縫鋼管經(jīng)裁制、打孔加工后制成，其主要由導(dǎo)向頭43、灌漿區(qū)42和封閉區(qū)41三部分組成，鋼花管四周開設(shè)注漿孔。鋼花管在開鉆注漿孔4后頂入圍巖，鉆孔采用風(fēng)動式鉆機(jī)，灌漿順序從下至上，灌漿結(jié)束條件根據(jù)終壓和單孔注漿量兩個(gè)指標(biāo)控制。壓注的水泥漿為摻有速凝劑的純水泥漿，水灰比為I : (0.6 I)。3.超前管棚如圖8和圖9所示,在隧道拱部沿環(huán)向設(shè)置超前管棚5,超前管棚5從拱頂沿隧道開挖方向斜向伸入到侵限段上方的巖體中；超前管棚5的主體同樣是由鋼花管和壓注水泥漿組成，超前管棚5中的鋼花管構(gòu)造與圖7中灌漿用鋼花管的構(gòu)造基本相同。在采用風(fēng)動式鉆機(jī)鉆孔后將鋼花管頂入隧道前方，鋼花管頂進(jìn)后適當(dāng)灌漿(灌注的水泥漿與步驟2中的水泥漿基本相同)形成則超前管棚5，超前管棚可起保護(hù)拆除襯砌時(shí)人員安全的作用。本實(shí)施例中，超前管棚5與注漿孔4的顯著區(qū)別在于超前管棚5不是沿隧道拱部的徑向延伸，而是斜向伸入到隧道前方的巖體中，且超前管棚5在隧道拱部沿環(huán)向上的鋼管分布密度要明顯大于注漿孔4沿隧道拱部環(huán)向上的分布密度(參見圖8，本實(shí)施例中在某一橫斷面上可見到有設(shè)置55根鋼花管組成的超前管棚，但是注漿孔4只設(shè)置19個(gè))；超前管棚5在隧道縱向上的鋼管水平間距則大于注漿孔4在隧道縱向上水平間距(由圖9可見，在隧道縱向上每設(shè)置三排注漿孔4則對應(yīng)設(shè)置一排超前管棚5)。 4.拆除支護(hù)如圖10和圖11所示，拆除侵入隧道復(fù)合襯砌中的二次襯砌(二次襯砌一般為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu))凈空的原初期支護(hù)；拆除包括采用沖擊錘松動、人工鑿除、小藥量爆破等方法拆除已經(jīng)變形或侵限的初期支護(hù)，每拆除一榀初期支護(hù)的鋼拱架，則對應(yīng)拆除一榀臨時(shí)支撐的豎向支撐架3 ;拆除順序采用由下至上、先墻后拱的順序進(jìn)行；一般不能大面積拆除初期支護(hù)，以防塌方及冒頂。圖10為本實(shí)施例中臨時(shí)支撐的第一榀和第二榀豎向支撐架3的拆除及換拱示意圖(參見圖10中的E處)，待圍巖灌漿的漿液強(qiáng)度達(dá)到75%以上時(shí)，再拆除第一榀及第二榀豎向支撐架3上方對應(yīng)的上臺階型鋼拱架23，拆除拱部變形的初期支護(hù)。待初期支護(hù)噴射混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)再進(jìn)行下一步工作。(5)重作襯砌第一榀和第二榀處的臨時(shí)支撐及初期支護(hù)拆除完畢后，重新在該處施作初期支護(hù)，采用噴射混凝土和型鋼重新施作隧道復(fù)合襯砌(復(fù)合襯砌包括初期支護(hù)和二次襯砌27)中的初期支護(hù)，即在滿足原二次襯砌27凈空的基礎(chǔ)上重新架立上臺階型鋼拱架23，并采用掛雙層鋼筋網(wǎng)噴射混凝土的形式恢復(fù)被拆除的初期支護(hù)，以便在臨時(shí)支撐拆除后能恢復(fù)初期支護(hù)的承載能力，完成隧道的換拱施工。第一榀和第二榀處的換拱完成后，則開始進(jìn)行第三榀處的換拱(參見圖11中的F處)，第三榀處的拆除換拱操作與前述第一榀和第二榀處的換拱操作基本相同，依此類推，逐榀進(jìn)行，直至完成侵限段所有的換拱施工(后續(xù)各榀的換拱操作圖中未示出)。本實(shí)施例的施工方法和施工結(jié)構(gòu)可避免因隧道灌漿引起圍巖松弛、進(jìn)而結(jié)構(gòu)變形加劇甚至垮塌的風(fēng)險(xiǎn)，有效地保證了施工人員的安全，貫徹了以人為本的理念。本實(shí)施例的施工方法可應(yīng)用到類似隧道、地下結(jié)構(gòu)物等因變形較大而結(jié)構(gòu)尺寸受限項(xiàng)目的修補(bǔ)和加固，具有安全、高效、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)，甚至可作為標(biāo)準(zhǔn)工法予以推廣。上述實(shí)施例僅僅是為了進(jìn)一步闡釋和描述本實(shí)用新型所提出的優(yōu)選技術(shù)方案，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)一步理解本實(shí)用新型技術(shù)方案的核心思想。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在應(yīng)用本實(shí)用新型的過程中，在具體實(shí)施方式
及細(xì)節(jié)上所作的非實(shí)質(zhì)性改變(包括結(jié)構(gòu)物形式、變形破壞程度、臨時(shí)支撐形式等)，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于隧道換拱施工中的施工結(jié)構(gòu)，其特征在于所述施工結(jié)構(gòu)包括基礎(chǔ)梁、臨時(shí)支撐和隧道原初期支護(hù)的鋼拱架，所述臨時(shí)支撐的基礎(chǔ)架設(shè)于隧道底面的基礎(chǔ)梁上，所述臨時(shí)支撐的頂部支承住隧道原初期支護(hù)的鋼拱架；所述鋼拱架上方沿隧道拱部環(huán)向均勻分布有延伸到隧道侵限段巖體中的注漿孔，注漿孔中設(shè)有鋼花管，所述鋼拱架上方沿隧道拱部環(huán)向均勻分布有延伸到隧道侵限段巖體中的超前管棚，所述超前管棚主要由鋼花管和壓注水泥漿組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的施工結(jié)構(gòu)，其特征在于所述臨時(shí)支撐主要由沿隧道掘進(jìn)方向分布的多個(gè)鋼質(zhì)豎向支撐架和串聯(lián)各豎向支撐架的鋼質(zhì)水平連桿組成，且每個(gè)豎向支撐架位于隧道原初期支護(hù)的每榀鋼拱架下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的施工結(jié)構(gòu)，其特征在于所述豎向支撐架包括位于同一豎直平面內(nèi)且相互連接的橫向支撐、豎向支撐和斜向支撐，所述水平連桿串聯(lián)在各豎向支撐架的橫向支撐、豎向支撐或斜向支撐上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的施工結(jié)構(gòu)，其特征在于所述臨時(shí)支撐的頂部與隧道原初期支護(hù)的鋼拱架的接觸點(diǎn)至少為3點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的施工結(jié)構(gòu)，其特征在于所述臨時(shí)支撐的頂部與隧道原初期支護(hù)的鋼拱架的接觸點(diǎn)為5點(diǎn)或7點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的施工結(jié)構(gòu)，其特征在于所述超前管棚在隧道拱部沿環(huán)向上的鋼管分布密度大于所述注漿孔沿隧道拱部環(huán)向上的分布密度；所述超前管棚在隧道縱向上的鋼管水平間距大于所述注漿孔在隧道縱向上水平間距。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的施工結(jié)構(gòu)，其特征在于所述鋼花管是采用無縫鋼管經(jīng)裁制、打孔加工后制成，所述鋼花管四周開設(shè)注漿孔。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于隧道換拱施工中的施工結(jié)構(gòu)，包括基礎(chǔ)梁、臨時(shí)支撐和隧道原初期支護(hù)的鋼拱架，臨時(shí)支撐的基礎(chǔ)架設(shè)于隧道底面的基礎(chǔ)梁上，臨時(shí)支撐的頂部支承住隧道原初期支護(hù)的鋼拱架；鋼拱架上方沿隧道拱部環(huán)向均勻分布有延伸到隧道侵限段巖體中的注漿孔，注漿孔中設(shè)有鋼花管，鋼拱架上方沿隧道拱部環(huán)向均勻分布有延伸到隧道侵限段巖體中的超前管棚，超前管棚主要由鋼花管和壓注水泥漿組成。本實(shí)用新型的施工結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、易于安裝和拆除、安全性好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號E21D11/10GK202673305SQ20122031108
公開日2013年1月16日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者任會, 傅立新, 周應(yīng)麟, 魯軍紀(jì), 劉云付 申請人:湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院