本實(shí)用新型涉及隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種支護(hù)架及支護(hù)結(jié)構(gòu)，具體涉及一種能提高隧道初期支護(hù)整體穩(wěn)定性且適用于圍巖大變形區(qū)段的支護(hù)架及支護(hù)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隧道工程開挖施工過(guò)程中，若圍巖地質(zhì)條件較差，如圍巖軟弱或破碎，為保證圍巖穩(wěn)定與施工安全，隧道多采用分臺(tái)階分部開挖的施工方式，其主要順序?yàn)椋洪_挖上臺(tái)階，初噴混凝土、鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)、打設(shè)錨桿、安裝鋼拱架或格柵拱架、復(fù)噴初支混凝土，開挖中臺(tái)階、初噴混凝土、鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)、打設(shè)錨桿、安裝鋼拱架或格柵拱架、復(fù)噴初支混凝土，開挖下臺(tái)階、初噴混凝土、鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)、打設(shè)錨桿、安裝鋼拱架或格柵拱架、復(fù)噴初支混凝土，開挖并澆筑仰拱，臺(tái)車模筑二襯?，F(xiàn)階段初襯鋼拱架通常采用工字鋼，工字鋼連接段端部均焊接帶孔矩形鋼板，并通過(guò)螺栓連接矩形鋼板而使工字鋼形成一個(gè)整體。該方式看似簡(jiǎn)單、可行，但實(shí)際施工過(guò)程中，在拼接工字鋼時(shí)，特別是拼接中、下臺(tái)階工字鋼時(shí)，常因中臺(tái)階工字鋼變形過(guò)大而致使其與下臺(tái)階工字鋼拼接時(shí)不能完全對(duì)齊，原本四個(gè)螺栓固定孔通常只能緊固一到兩個(gè)，拱架拼接后的整體性較差。此時(shí)，嚴(yán)重偏壓、突降暴雨或過(guò)大施工進(jìn)尺等因素均可造成圍巖壓力過(guò)大，工字鋼連接處因強(qiáng)度不足而發(fā)生撓曲變形，鋼拱架在連接處向隧道內(nèi)突出而導(dǎo)致初支侵限，或鋼拱架沿隧道縱向發(fā)生撓曲變形，隧道初支承載力下降，進(jìn)而可能發(fā)生垮塌，影響施工進(jìn)程，同時(shí)也不利于保證施工人員安全。

因此，有必要對(duì)現(xiàn)有鋼拱架連接方式進(jìn)行改進(jìn)，提出新的鋼拱支護(hù)架及支護(hù)結(jié)構(gòu)，使鋼拱架具有一定的承載變形協(xié)調(diào)能力，承載力過(guò) 大時(shí)能發(fā)生一定的自變形而釋放能量；同時(shí)又能保證鋼拱架支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，即隧道開挖斷面內(nèi)的平面穩(wěn)定性與沿隧道開挖方向的空間穩(wěn)定性；此外，還應(yīng)保證其施工快速、方便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是解決現(xiàn)階段工字鋼采用其端部焊接的帶孔矩形鋼板進(jìn)行連接而導(dǎo)致鋼拱架拼接強(qiáng)度不足、整體穩(wěn)定性較差的問(wèn)題，若圍巖壓力過(guò)大易導(dǎo)致初支侵限或鋼拱架沿隧道縱向撓曲變形，隧道初支承載力下降而發(fā)生垮塌，影響施工進(jìn)程與施工人員安全。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種支護(hù)架，該支護(hù)架包括多個(gè)依次循環(huán)連接且環(huán)向布置的支護(hù)段，每個(gè)所述支護(hù)段的兩端均設(shè)有孔槽，相鄰兩個(gè)所述支護(hù)段通過(guò)第一套管連接，所述第一套管為尺寸與所述支護(hù)段相匹配的口字型環(huán)向套筒，且所述第一套管的前壁面及后壁面的兩端對(duì)應(yīng)于所述孔槽均設(shè)有安裝孔，所述孔槽通過(guò)連接件與所述安裝孔連接。

其中，所述第一套管的左壁面及右壁面的兩端均設(shè)有第一消能預(yù)裂縫。

其中，所述第一消能預(yù)裂縫設(shè)于所述第一套管的左壁面及右壁面的兩端中部，且均為向所述左壁面及右壁面中心延伸的裂縫。

其中，所述連接件包括螺桿、螺母及墊片，所述螺桿的兩端依次穿過(guò)所述第一套管前壁面上的安裝孔、支護(hù)段上的孔槽及第一套管后壁面上的安裝孔，并通過(guò)所述墊片與螺母緊固。

其中，所述支護(hù)段為工字鋼或T型鋼或U型鋼；所述孔槽的形狀為橢圓形或圓形或方形；所述安裝孔的形狀為圓形或方形。

本實(shí)用新型還提供了一種支護(hù)結(jié)構(gòu)，該支護(hù)結(jié)構(gòu)包括多個(gè)所述支 護(hù)架，相鄰兩個(gè)所述支護(hù)架通過(guò)第二套管及縱向布置的所述支護(hù)段進(jìn)行連接，所述第二套管包括環(huán)向套筒及對(duì)稱設(shè)于所述環(huán)向套筒前側(cè)壁及后側(cè)壁中心的兩個(gè)縱向套筒，所述兩個(gè)縱向套筒與所述環(huán)向套筒垂直設(shè)置，構(gòu)成十字型套管。

其中，所述環(huán)向套筒的長(zhǎng)度不小于所述縱向套筒的長(zhǎng)度；所述環(huán)向套筒的截面尺寸與所述環(huán)向布置的支護(hù)段的截面尺寸相匹配，所述縱向套筒的截面尺寸與所述縱向布置的支護(hù)段的截面尺寸相匹配。

其中，所述環(huán)向套筒的左側(cè)壁及右側(cè)壁的兩端均設(shè)有第二消能預(yù)裂縫，所述環(huán)向套筒的前壁面及后壁面的兩端對(duì)應(yīng)于所述孔槽均設(shè)有安裝孔；所述兩個(gè)縱向套筒的上壁面及下壁面對(duì)應(yīng)于所述孔槽均設(shè)有安裝孔，所述孔槽均通過(guò)連接件與所述安裝孔連接。

(三)有益效果

本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：本實(shí)用新型提供了一種支護(hù)架，該支護(hù)架包括多個(gè)依次循環(huán)連接且環(huán)向布置的支護(hù)段，每個(gè)支護(hù)段的兩端均設(shè)有孔槽，相鄰兩個(gè)支護(hù)段通過(guò)第一套管連接，第一套管為尺寸與支護(hù)段相匹配的口字型環(huán)向套筒，且第一套管的前壁面及后壁面的兩端對(duì)應(yīng)于孔槽均設(shè)有安裝孔，孔槽通過(guò)連接件與安裝孔連接；第二套管為由類似于第一套管的環(huán)向套筒與對(duì)稱設(shè)于環(huán)向套筒前側(cè)壁及后側(cè)壁中心的兩個(gè)縱向套筒構(gòu)成的十字型套管，其尺寸與支護(hù)段匹配且縱、環(huán)向套筒的端部均設(shè)有安裝孔，通過(guò)第二套管連接多個(gè)相鄰的支護(hù)段而構(gòu)成支護(hù)結(jié)構(gòu)。本申請(qǐng)中的第一套管與第二套管及其組合構(gòu)成的支護(hù)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理且施工方便；在圍巖壓力突增時(shí)，支護(hù)段的孔槽與環(huán)向套筒的第二消能預(yù)裂縫能為支護(hù)段提供一定的變形讓壓空間；當(dāng)未達(dá)到讓壓上限時(shí)，支護(hù)段不會(huì)最先發(fā)生變形破壞；當(dāng)達(dá)到讓壓上限時(shí)，第一套管與第二套管能分擔(dān)部分巖圍壓力，且通過(guò)第二套管的縱向牽制效應(yīng)，使支護(hù)架不會(huì)發(fā)生明顯不均勻沉降或隧道斷面內(nèi)彎折突出或隧道縱向撓曲變形；支護(hù)架及其構(gòu) 成的支護(hù)結(jié)構(gòu)有效弱化了單個(gè)套管及其拼接處支護(hù)段的變形，減小了隧道局部大變形、侵限與失穩(wěn)坍塌的可能性，同時(shí)提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，使初期支護(hù)結(jié)構(gòu)更安全可靠，節(jié)省因侵限、失穩(wěn)坍塌而增加的工程處治費(fèi)用。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一種支護(hù)結(jié)構(gòu)中第一套管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一種支護(hù)結(jié)構(gòu)中第一套管與支護(hù)段具體連接方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例一種支護(hù)結(jié)構(gòu)中第一套管與支護(hù)段具體連接方式的剖面圖；

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例一種支護(hù)架中第二套管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例一種支護(hù)架中第二套管與支護(hù)段具體連接方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例一種支護(hù)架中第二套管與支護(hù)段具體連接方式的剖面圖；

圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例一種支護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)施方案一的整體拼裝圖；

圖8為圖7的正視圖；

圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例一種支護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)施方案二的整體拼裝圖；

圖10為圖9的正視圖；

圖11至圖16為本實(shí)用新型實(shí)施例一種支護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)施方案二的施工步驟示意圖。

圖中：1、7：第一套管；2：第二套管；3：環(huán)向第一支護(hù)段；4：環(huán)向第二支護(hù)段；5：縱向支護(hù)段；6：環(huán)向第三支護(hù)段；8：環(huán)向第四支護(hù)段；13、17：孔槽；10、12：安裝孔；11：第一消能預(yù)裂縫；14：螺桿；15：螺母；16：墊片；101：錨桿；102：核心土。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面 將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

值得說(shuō)明的是，本申請(qǐng)中的支護(hù)段為工字鋼或T型鋼或U型鋼，在本實(shí)施例中，以工字鋼為例加以說(shuō)明：

特別的，在本實(shí)施例中，縱向指的是沿著隧道的長(zhǎng)度方向，相對(duì)的，環(huán)向指的是沿著隧道橫剖面(拱形面)的方向。如圖1至圖16所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種支護(hù)架，其包括多個(gè)依次循環(huán)連接且環(huán)向布置的支護(hù)段，即多個(gè)支護(hù)段圍成支護(hù)架，每個(gè)支護(hù)段的兩端均設(shè)有孔槽13，相鄰兩個(gè)支護(hù)段通過(guò)第一套管1或第一套管7連接，第一套管1及第一套管7為尺寸與支護(hù)段相匹配的口字型環(huán)向套筒，其中，尺寸匹配是指支護(hù)段能放入第一套管1及第一套管7內(nèi)；具體地，在本實(shí)施例中，第一套管1及第一套管7的截面尺寸比支護(hù)段的截面尺寸大2～3mm；且第一套管1及第一套管7的前壁面及后壁面的兩端對(duì)應(yīng)于支護(hù)段中的孔槽13均設(shè)有安裝孔，橢圓形孔槽13下端部通過(guò)連接件與安裝孔10連接；具體地，將支護(hù)段的端部伸入第一套管1或第一套管7內(nèi)，通過(guò)連接件將兩者固定連接。本申請(qǐng)中的第一套管1及第一套管7結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理且施工方便，使用效果好，在圍巖壓力突增時(shí)，支護(hù)段的孔槽與環(huán)向套筒的消能預(yù)裂縫能為支護(hù)段提供一定的變形讓壓空間；當(dāng)未達(dá)到讓壓上限時(shí)，支護(hù)段不會(huì)最先發(fā)生變形破壞；當(dāng)達(dá)到讓壓上限時(shí)，第一套管1及第一套管7能分擔(dān)部分巖圍壓力，減小隧道局部大變形、侵限與失穩(wěn)坍塌的可能性，有助于提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。

特別的，對(duì)第一套管的前后、左右壁面的定義進(jìn)行說(shuō)明，帶有附圖標(biāo)記12的為前壁面，帶有附圖標(biāo)記11的為上端面，具體如圖1所 示；其中，支護(hù)段設(shè)于第一套管1或第一套管7的前后壁面之間，與此相對(duì)的，前后壁面的兩個(gè)側(cè)面為左、右壁面。具體地，第一套管的前后壁面及左右壁面均以套管的中心對(duì)稱設(shè)置；即第一套管的前壁面與后壁面結(jié)構(gòu)一樣，左壁面與右壁面結(jié)構(gòu)一樣。

進(jìn)一步的，第一套管1及第一套管7左壁面及右壁面的兩端均設(shè)有第一消能預(yù)裂縫11，優(yōu)選地，第一消能預(yù)裂縫11設(shè)于第一套管1及第一套管7左壁面及右壁面的兩端中部，且為向著第一套管1及第一套管7左壁面及右壁面中心延伸的裂縫。具體地，在本實(shí)施例中，第一消能預(yù)裂縫11的頂部寬度為1cm，深為3cm。通過(guò)設(shè)置第一消能預(yù)裂縫11，在一定程度上可減小第一套管受到的巖圍壓力，從而提高整個(gè)支護(hù)架的穩(wěn)定性；此外，將第一消能預(yù)裂縫11設(shè)于第一套管1或第一套管7內(nèi)、外側(cè)壁的中部，所起到的減壓消能效果最好。

具體地，在本實(shí)施例中，連接件包括螺桿14、螺母15及墊片16，螺桿14的兩端從外到內(nèi)依次穿過(guò)第一套管1或第一套管7前壁面上的安裝孔、支護(hù)段上的孔槽13及第一套管1或第一套管7后壁面上的安裝孔，并通過(guò)墊片16與螺母15緊固。其中，安裝孔均是貫穿前壁面及后壁面的。

優(yōu)選地，螺桿14為Ф15的高強(qiáng)螺桿14。這種連接形式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，且固定效果好，有利于節(jié)約施工時(shí)間，提高安裝支護(hù)架的效率。

具體地，孔槽的形狀為橢圓形或圓形或方形；優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，孔槽13為橢圓形孔，其中，橢圓形孔槽13長(zhǎng)軸為50mm，短軸為20mm。

具體地，安裝孔的形狀為為圓形或方形。優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，安裝孔10或12為圓形孔，其中，圓形安裝孔直徑為18mm。

特別的，孔槽13與安裝孔10或12的大小應(yīng)根據(jù)具體實(shí)施條件進(jìn)行相應(yīng)的選擇。

具體地，在本實(shí)施例中，環(huán)向支護(hù)段為I20工字鋼。值得說(shuō)明的是，本申請(qǐng)中的第一套管1、第一套管7及第二套管2不局限于連接工字鋼，也可用于T型鋼、U型鋼或可用作為支護(hù)段的其它類型鋼材。

本實(shí)用新型還提供了一種支護(hù)結(jié)構(gòu)，該支護(hù)結(jié)構(gòu)包括多個(gè)支護(hù)架，相鄰兩個(gè)支護(hù)架通過(guò)第二套管2及縱向布置的支護(hù)段5連接，第二套管2包括環(huán)向套筒及對(duì)稱設(shè)于環(huán)向套筒前側(cè)壁及后側(cè)壁中心的兩個(gè)縱向套筒，兩個(gè)縱向套筒與環(huán)向套筒垂直設(shè)置，構(gòu)成十字型套管；具體地，縱向布置的支護(hù)段5的兩端分別與相鄰兩個(gè)支護(hù)架上的第二套管2中的縱向套筒連接。

通過(guò)設(shè)置本申請(qǐng)中的第二套管2可在圍巖壓力突增時(shí)，提供一定的變形讓壓空間，沒達(dá)到讓壓上限之前，支護(hù)段本身不會(huì)變形破壞；若圍巖壓力突增過(guò)大，超過(guò)讓壓上限，環(huán)向布置的支護(hù)段(為表述方便，后文將“環(huán)向布置的支護(hù)段”簡(jiǎn)稱為“環(huán)向支護(hù)段”)開始變形，環(huán)向支護(hù)段首先作用于第一套管1與第二套管2中的環(huán)向套筒與螺桿14，通過(guò)環(huán)向支護(hù)段的橢圓形孔槽與消能預(yù)裂縫進(jìn)行初步變形讓壓；此外，第二套管2有向洞內(nèi)變形的趨勢(shì)，而此時(shí)連接相鄰支護(hù)架的縱向布置的支護(hù)段(在本實(shí)施例中，“縱向布置的支護(hù)段”以縱向支護(hù)段5為例加以說(shuō)明)將該第二套管2承受的圍巖壓力傳遞給相鄰支護(hù)架，進(jìn)而分解了一部分圍巖壓力；同時(shí)，由于每一榀支護(hù)架均通過(guò)縱向布置的支護(hù)段(縱向支護(hù)段5)相互連接而形成一個(gè)整體，第二套管2的變形受到相鄰第二套管2的牽制作用，有效弱化了單個(gè)第二套管2及其拼接處支護(hù)段的變形，減小隧道局部大變形、侵限與失穩(wěn)坍塌的可能性，同時(shí)提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，使初期支護(hù)系統(tǒng)更安全可靠，節(jié)省因侵限、失穩(wěn)坍塌而增加的工程處治費(fèi)用。

具體地，在本實(shí)施例中，在第二套管2中環(huán)向套筒的A面及其對(duì)面對(duì)稱設(shè)直徑為18mm的圓孔10，與A面相異的B面及其對(duì)面端部設(shè)頂部寬度為1cm、深為3cm的等腰三角形第二消能預(yù)裂縫；第二套管 2中縱向套筒的C面及其對(duì)面對(duì)稱設(shè)直徑為18mm的圓孔12。其中，圓孔10與圓孔12均通過(guò)螺桿、螺母及墊片分別與支護(hù)段端部的孔槽固定連接。

除此之外，在進(jìn)行上、中臺(tái)階開挖工序時(shí)，架立環(huán)向支護(hù)段且固定好第二套管2后，將縱向布置的支護(hù)段(縱向支護(hù)段5)與第二套管2中的縱向套筒拼接起來(lái)，形成一個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)。此時(shí)除了能在一定程度上牽制支護(hù)段往洞內(nèi)變形外，最明顯的作用是通過(guò)牽制效應(yīng)，使剛架立的支護(hù)段不發(fā)生明顯不均勻沉降，有利于中、下臺(tái)階開挖后，架立后續(xù)環(huán)向支護(hù)段時(shí)能順利與上、中臺(tái)階已經(jīng)立好的環(huán)向支護(hù)段進(jìn)行拼接，有效避免了目前普遍存在的因支護(hù)段不均勻沉降而導(dǎo)致后續(xù)拼接無(wú)法順利進(jìn)行或因拼接不牢固而造成支護(hù)結(jié)構(gòu)存在過(guò)多薄弱環(huán)節(jié)的現(xiàn)象。

具體地，環(huán)向套筒的長(zhǎng)度不小于縱向套筒的長(zhǎng)度；環(huán)向套筒截面尺寸與環(huán)向支護(hù)段相匹配，縱向套筒截面尺寸與縱向支護(hù)段相匹配。在本實(shí)施例中，環(huán)向套筒壁厚為5mm，長(zhǎng)度為30cm；縱向套筒的壁厚為5mm，長(zhǎng)度為20cm，縱向支護(hù)段為I14工字鋼。

本實(shí)用新型中支護(hù)結(jié)構(gòu)的安裝施工方法，包括如下步驟：

S1、上臺(tái)階弧形導(dǎo)坑開挖完成后，依次進(jìn)行初噴混凝土、鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)、打設(shè)錨桿101、架立環(huán)向第一支護(hù)段3與復(fù)噴初支混凝土的施工，施工中環(huán)向第一支護(hù)段3左、右兩側(cè)拱肩處可采用第一套管1或第二套管2進(jìn)行支撐，并通過(guò)縱向布置的支護(hù)段5與相鄰兩個(gè)支護(hù)架中第二套管2的縱向套筒連接；

S2、左、右側(cè)錯(cuò)位開挖中臺(tái)階：首先，開挖左側(cè)或右側(cè)中臺(tái)階，并依次進(jìn)行初噴混凝土、鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)與打設(shè)錨桿101的施工；其次，在左側(cè)或右側(cè)拱腰處施做第二套管2，并通過(guò)縱向布置的支護(hù)段5連接該套管與相鄰兩個(gè)支護(hù)架中第二套管2的縱向套筒；然后，架立環(huán)向第二支護(hù)段4，并使其上端部與環(huán)向第一支護(hù)段3的下端部通過(guò)步驟 S1中拱肩處第一套管1或第二套管2連接，環(huán)向第二支護(hù)段4的下端部與拱腰處第二套管2環(huán)向套筒上端部連接；最后，施工復(fù)噴初支混凝土；

S3、重復(fù)步驟S2中的施工方法，完成中臺(tái)階剩余一側(cè)環(huán)向第二支護(hù)段4的架立施工；

S4、左、右側(cè)錯(cuò)位開挖下臺(tái)階：首先，開挖左側(cè)或右側(cè)下臺(tái)階，并依次進(jìn)行初噴混凝土、鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)與打設(shè)錨桿101的施工；其次，在左側(cè)或右側(cè)拱腳處施做第一套管7，架立環(huán)向第三支護(hù)段6，并使其上端部與步驟S2中拱腰處第二套管2環(huán)向套筒下端部連接，下端部與拱腳處第一套管7連接；最后，施工復(fù)噴初支混凝土；

S5、重復(fù)步驟S4中的施工方法，完成下臺(tái)階剩余一側(cè)環(huán)向第三支護(hù)段6的架立施工；

S6、開挖仰拱：首先，開挖仰拱，架立環(huán)向第四支護(hù)段8，使環(huán)向第四支護(hù)段8的兩端分別與步驟S4及步驟S5中拱腳處的第一套管7連接，進(jìn)而使支護(hù)架閉合成環(huán)，并根據(jù)設(shè)計(jì)資料鋪設(shè)二襯鋼筋網(wǎng)；然后，整體澆筑仰拱混凝土，完成該斷面的開挖支護(hù)；

其中，隧道開挖支護(hù)施工過(guò)程中，上臺(tái)階按照步驟S1先行開挖支護(hù)，中臺(tái)階滯后上臺(tái)階一定距離并按照步驟S2與S3左、右側(cè)錯(cuò)臺(tái)階一定距離進(jìn)行開挖支護(hù)，下臺(tái)階滯后中臺(tái)階一定距離并按照步驟S4與S5左、右側(cè)錯(cuò)臺(tái)階一定距離進(jìn)行開挖支護(hù)，仰拱滯后下臺(tái)階一定距離并按照步驟S6進(jìn)行開挖支護(hù)。

上述施工方法記為實(shí)施方案一，此種安裝方法適用于小偏壓隧道或隧道圍巖較破碎的情況。

為了有效控制隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)工字鋼拼接處的變形，提高隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，對(duì)于偏壓較為嚴(yán)重或圍巖極破碎的情況，采用三臺(tái)階七步開挖法，優(yōu)選地，將步驟S2與步驟S3中的至少一個(gè)第一套管1可替換為第二套管2，此種施工方法記為實(shí)施方案二。在步驟S2與步 驟S3中，通過(guò)縱向支護(hù)段5連接相鄰支護(hù)架中第二套管2的縱向套筒。

本實(shí)施例以工字鋼作為支護(hù)段，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)施方案二的施工方法加以詳細(xì)說(shuō)明。

施工背景：某單向雙車道隧道，左線隧道長(zhǎng)608m，右線隧道長(zhǎng)693m，隧道開挖輪廓為10.4m×11.7m(高×寬)，隧道埋深11～80m，隧道位于長(zhǎng)期風(fēng)化侵蝕的丘陵地貌區(qū)，區(qū)內(nèi)沖溝發(fā)育，沖溝走向以西北為主，巖性主要為碎石及強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)頁(yè)巖，節(jié)理裂隙、地下水均發(fā)育，巖體極破碎，巖質(zhì)較軟，屬于V級(jí)圍巖。施工初期洞口仰坡便發(fā)生滑動(dòng)現(xiàn)象，且洞口淺埋段存在大偏壓現(xiàn)象。為了有效控制隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)工字鋼拼接處的變形，提高隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，對(duì)于洞口偏壓較為嚴(yán)重、圍巖極破碎里程段采用三臺(tái)階七步開挖法，用本實(shí)用新型支護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)施方案二進(jìn)行施工。施工方法具體包括如下步驟：

(1)批量加工第一套管1、第一套管7、第二套管2、預(yù)設(shè)孔槽13與17的工字鋼支護(hù)段3、4、5、6、8，高強(qiáng)螺桿14、配套螺母15及墊片16。其中第一套管1及第一套管7的截面尺寸為220mm×110mm(寬×高)，壁厚5mm，整體長(zhǎng)60cm，對(duì)應(yīng)于支護(hù)段孔槽位置的兩端側(cè)表面距離兩端部15cm處中心位置設(shè)直徑18mm的圓孔，兩端內(nèi)、外側(cè)壁端部中心位置設(shè)頂部寬度為1cm、深為3cm的等腰三角形第一消能預(yù)裂縫11；第二套管2截面尺寸均為220mm×110mm(寬×高)，壁厚5mm，其環(huán)向套筒長(zhǎng)80cm，兩側(cè)縱向套筒長(zhǎng)均為20cm，A面及其對(duì)面距離端部15cm中心處設(shè)直徑18mm的圓孔10，B面及其對(duì)面端部中心位置設(shè)頂部寬度為1cm、深為3cm的等腰三角形第二消能預(yù)裂縫；環(huán)向支護(hù)段工字鋼(即第一支護(hù)段3、第二支護(hù)段4、第三支護(hù)段6及第四支護(hù)段8)的型號(hào)為20a，尺寸200mm×100mm×7mm，距各環(huán)向支護(hù)段工字鋼端部20cm處的腹板中心設(shè)Ф18的孔槽13；縱向支護(hù)段工字鋼(即縱向護(hù)段5)的型號(hào)為14a，尺寸140mm×80mm×5.5mm，腹板中線距離兩端部10cm處設(shè)Ф18的孔槽17；高強(qiáng)螺桿14 長(zhǎng)30cm，直徑15mm。

(2)隧道超前支護(hù)后，環(huán)向開挖上臺(tái)階，預(yù)留核心土102，開挖完成，清理開挖面后，依次初噴混凝土封閉開挖面，施做錨桿101、沿噴面鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，在左、右兩側(cè)拱肩處用于放置第二套管2的部位開挖深為40cm的凹槽，放入備用墊塊，架立與第二套管2拼裝好的第一支護(hù)段3，將套管放入兩邊凹槽內(nèi)，通過(guò)縱向支護(hù)段5連接該套管與相鄰第二套管2的縱向套筒。

(3)左、右側(cè)錯(cuò)位開挖中臺(tái)階：首先，開挖左側(cè)或右側(cè)中臺(tái)階，并依次進(jìn)行初噴混凝土、鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)與打設(shè)錨桿101的施工；其次，在左側(cè)或右側(cè)拱腰處用于放置第二套管2的部位開挖深為40cm的凹槽，放入備用墊塊，并放入第二套管2，通過(guò)縱向支護(hù)段5連接該套管與相鄰第二套管2的縱向套筒；然后，架立第二支護(hù)段4，使第二支護(hù)段4的上端部與第一支護(hù)段3的下端部通過(guò)第二套管2連接，第二支護(hù)段4的下端部與第二套管2環(huán)向套筒上端部連接；最后，施工復(fù)噴初支混凝土。

(4)重復(fù)步驟(3)中的施工方法，完成中臺(tái)階右側(cè)或左側(cè)第二支護(hù)段4的架立施工。

(5)左、右側(cè)錯(cuò)位開挖下臺(tái)階：首先，開挖左側(cè)或右側(cè)下臺(tái)階，并依次進(jìn)行初噴混凝土、鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)與打設(shè)錨桿101的施工；其次，在左側(cè)或右側(cè)拱腳處施做第一套管7，并架立第三支護(hù)段6，使第三支護(hù)段6的上端部與拱腰處第二套管2的環(huán)向套筒下端部連接，下端部與第一套管7連接；最后，施工復(fù)噴初支混凝土。

(6)重復(fù)步驟(5)中的施工方法，完成下臺(tái)階右側(cè)或左側(cè)第三支護(hù)段6的架立施工；

(7)仰拱開挖完成后，清除虛渣與積水，安裝仰拱第四支護(hù)段8，將第四支護(hù)段8的兩端部分別與左、右側(cè)拱腳處第一套管7連接，進(jìn)而使支護(hù)架閉合成環(huán)，并根據(jù)設(shè)計(jì)資料鋪設(shè)二襯鋼筋網(wǎng)；然后，整體 澆筑仰拱混凝土，完成該斷面的開挖支護(hù)。

(6)施作模筑二襯，完成隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)施工。

綜上所述，本實(shí)用新型提供了一種包括多個(gè)支護(hù)段依次循環(huán)連接構(gòu)成的支護(hù)架，每個(gè)支護(hù)段的兩端均設(shè)有孔槽，相鄰兩個(gè)支護(hù)段通過(guò)第一套管連接，第一套管為尺寸與支護(hù)段相匹配的口字型環(huán)向套筒，且第一套管的前壁面及后壁面的兩端對(duì)應(yīng)于孔槽均設(shè)有安裝孔，支護(hù)段通過(guò)連接件與第一套管連接；第二套管為由環(huán)向套筒與對(duì)稱設(shè)于環(huán)向套筒前側(cè)壁及后側(cè)壁中心的兩個(gè)縱向套筒構(gòu)成的十字型套管，其尺寸與支護(hù)段匹配且縱、環(huán)向套筒端部均設(shè)有安裝孔，通過(guò)第二套管連接多個(gè)支護(hù)段而構(gòu)成支護(hù)結(jié)構(gòu)。本申請(qǐng)中第一套管與第二套管及其組合構(gòu)成的支護(hù)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理且施工方便；在圍巖壓力突增時(shí)，支護(hù)段的孔槽與環(huán)向套筒的第二消能預(yù)裂縫能為支護(hù)段提供一定的變形讓壓空間；當(dāng)未達(dá)到讓壓上限時(shí)，支護(hù)段不會(huì)最先發(fā)生變形破壞；當(dāng)達(dá)到讓壓上限時(shí)，第一套管與第二套管能分擔(dān)部分巖圍壓力，且通過(guò)第二套管的縱向牽制效應(yīng)，使支護(hù)架不會(huì)發(fā)生明顯不均勻沉降或隧道斷面內(nèi)彎折突出或隧道縱向彎曲變形；支護(hù)架及其構(gòu)成的支護(hù)結(jié)構(gòu)有效弱化了單個(gè)套管及其拼接處支護(hù)段的變形，減小了隧道局部大變形、侵限與失穩(wěn)坍塌的可能性，同時(shí)提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，使初期支護(hù)結(jié)構(gòu)更安全可靠，節(jié)省因侵限、失穩(wěn)坍塌而增加的工程處治費(fèi)。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。