[发明专利]一种用于隧道初期支护结构的支承装置及其施做方法

说明书

技术领域

本发明涉及隧道建设领域，尤其涉及一种用于隧道初期支护结构的支承装置及其施做方法。

背景技术

隧道在不良地质条件下进行开挖时，如遇到围岩承载力不足，会出现初期支护结构下沉的现象，此时上部围岩松弛区域也会随之扩大，引起拱顶附近围岩的变形及稳定性的降低，容易导致隧道轮廓线发生变化，对线路安全运营产生危害。为了防止这种现象的发生，在初期支护结构钢拱架的拱脚处设置锁脚锚管以提高承载力成为隧道施工过程中的有效措施。锁脚锚管一般从钢架脚部打入围岩，打入方向为斜下或水平，锚管端头与钢架连接，并将砂浆或药液注入到围岩中以实现锚管与围岩之间的附着力，因为这种附着力的增加，初期支护结构的承载力得以增加，避免了结构的下沉。

然而受到施工现场复杂因素的影响，上述措施的施做效果往往达不到预期，原因之一在于锚管与型钢钢架的连接方案不合理，施工过程不易操作甚至无法操作，进而使锚管与钢架间的连接强度受到影响，出现部分构件在受力过程中互相脱开的情况。具体的，如图1-3所述，现有的初期支护结构的支撑装置包括：工字钢钢架200、锁脚锚管300以及U型钢筋400，其具体施工方案如下：

首先施做工字钢钢架200，之后将U型钢筋400焊接在工字钢钢架200的拱脚位置，U型钢筋400的放置方法为包围工字钢钢架200，底部与工字钢腹板紧贴并焊接，侧部分别与工字钢腹板两侧进行接触并焊接，U型钢筋400所在平面需要与锁脚锚管300轴向平行，之后向围岩内打设锁脚锚管300，锁脚锚管300打设完毕后将锚管端头与U型钢筋400搭接并焊接，以实现锚管和型钢拱架的连接。为了使拱架受力均匀，锁脚锚管300一般成对打设，2根锁脚锚管300分别位于拱架两侧，当需要大幅增加承载力时，也可在同一位置打设4根锁脚锚管300，工字钢钢架200两侧各2根，上下排布，与工字钢钢架200的连接均是通过与同一个U型钢筋400的焊接实现。

而上述施工方法的弊端在于：

1、锚管打设完毕后，需要将端头与U型钢筋搭接并焊接，而U型钢筋与拱架焊接完毕后无法移动，且U型钢筋截面积较小，现场施工经验表明，锁脚锚管的打设很难保持较高精度，当锁脚锚管端头与U型钢筋距离较远或与U型钢筋所在平面不平行时，需要在空隙中填充更多焊材进行焊接，不但增加了焊接难度，还提高了出现焊接缺陷的几率。

2、当钢拱架同一侧有多根锚管时，按照现有方案，上下2根锚管需要焊接在同一段U型钢筋上，因U型钢筋的截面积较小，如锚杆端头能够紧贴钢筋，则留给焊接操作的空间极小，极大的增加了焊接难度，使焊接效果难以保证。

因此，有必要提供一种隧道初期支护结构的支承装置及其施做方法，方便施工人员现场施做，并且能够有效保证锁脚锚管与型钢钢架之间的连接强度。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的技术问题，提供了一种用于隧道初期支护结构的支承装置及其施做方法，其使得在打设锁脚锚管时不必使锁脚锚管紧贴拱架上的预留钢筋，由此减小了锁脚锚管施做的难度；提供了更大的焊缝施做空间，方便操作；改变了锁脚锚管与型钢拱架之间的作用机理，使两者的连接更加稳定可靠；且整个制作过程简便易行，对操作人员的技术能力要求低。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一方面，提供了一种用于隧道初期支护结构的支承装置，包括型钢钢架和

至少一根锁脚锚管；所述型钢钢架包括靠近隧道围岩的第一侧面以及远离所述隧道围岩、且与所述第一侧面相对的第二侧面，还包括连接板，所述连接板包括前侧面、所述前侧面相对的后侧面、上侧面以及与所述上侧面相对的下侧面，且所述后侧面与所述型钢钢架的第二侧面贴合；每一所述锁脚锚管的一端穿过所述连接板，并被固定于所述隧道围岩内。

优选的，沿所述连接板的中心轴线X对称设置有供所述锁脚锚管穿过的通孔；所述型钢钢架为工字钢；所述连接板为连接钢板。

优选的，固定于所述隧道围岩内的所述锁脚锚管的中心轴线Y与水平面的夹角为θ，且0°≤θ＜90°。

优选的，当θ＝0°时，所述通孔为圆形，且所述通孔直径D为d+1.5mm，其中，所述d为锁脚锚管直径。

优选的，当0°＜θ＜90°时，所述通孔为上下两端均为半圆弧形的条形孔，且所述条形孔的宽度W为d+1.5mm，所述条形孔的长度L为d×tanθ+d/cosθ+1.5mm，其中，所述d为锁脚锚管直径。