[发明专利]一种基于锁脚垫板的高密度地层隧道初衬支护结构

说明书

技术领域

本发明涉及地下工程技术领域，具体涉及到一种基于锁脚垫板的高密度地层隧道初衬支护结构。

背景技术

我国是一个幅员辽阔、地质条件复杂的国家。随着大规模、现代化、高标准的城市化建设、交通运输工程建设、水利水电工程建设、矿物开采，使我国地下工程建设日益增多，在大规模基础工程建设中，隧道工程得到了快速发展，隧道数量越来越多，长度越来越长。随着隧道工程数量和建设规模的扩大，不可避免地会遇到软弱地层。隧道穿越软弱地层，由于围岩稳定性差及人为的对隧道围岩的稳定性判别失误，或开挖与支护不当，则隧道可能出现过大变形甚至发生失稳、塌方。传统的隧道初衬拱脚采用锁脚锚杆将拱脚上部的一部分力传至地层深处，但在强风化岩、砂卵石等密实度高、自立性好的地层中，锚杆施工较困难。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供一种一种基于锁脚垫板的高密度地层隧道初衬支护结构

本发明的技术方案为：一种基于锁脚垫板的高密度地层隧道初衬支护结构，主要包括超前支护结构、钢格栅拱脚架、锁脚垫板，所述锁脚垫板分为上层垫板、下层垫板、拱形缓冲条、弹簧柱、限位预留孔，所述超前支护结构紧贴所述钢格栅拱脚架的外围，所述锁脚垫板位于钢格栅拱脚架的拱脚下方，所述拱形缓冲条有两个，交插式位于所述上层垫板和下层垫板之间，拱形缓冲条的顶点与上层垫板和下层垫板通过焊接连接，拱形缓冲条的底脚与上层垫板和下层垫板通过高强螺栓连接，所述高强螺栓位于所述限位预留孔内，所述弹簧柱焊接在上层垫板和下层垫板的中间位置。

进一步的，所述锁脚垫板为钢材垫板，钢材型号为Q420或Q275，两种钢材在强度和韧度上都比较强，能够承受一定的应力。

进一步的，所述拱形缓冲条的矢弦比为0.3-0.4，适宜的矢弦比能发挥最大的缓冲效果。

进一步的，所述限位预留孔的预留活动尺寸为所述高强螺栓直径的0.5-1.5倍，为受力挤压变形预留活动位置，避免缓冲结构因过强压力而损坏。

进一步的，所述钢格栅拱脚架采用焊接或高强螺栓连接。

进一步的，所述下层垫板的侧面设有刻度线，便于观察底板下陷尺寸。

本发明的使用方法为：做好施工准备，根据地层情况打设超前支护，上台阶开挖，预留核心土，确保一定的核心土高度和宽度，清除拱脚虚渣，安装锁脚垫板，将垫板垫平压实，一榀一打设，将钢格栅拱脚架设在垫板上，及时喷射混凝土，形成封闭环。

与现有技术相比本发明的有益效果为：本发明主要对传统锁脚锚杆进行改进，通过在拱脚设置垫板，利用拱形缓冲条和弹簧柱两重缓冲部件分散拱脚受力，避免产生应力集中，并且施工设备简单，易于控制，不需要钻孔注浆，避免了目前不论遇到什么地层都采用注浆工艺，从而加快了施工速度，实现了拱脚扩大接触面积减小应力集中又经济实用的目标。隧道锁脚垫板取代传统锁脚锚杆工艺简单，施工前后工序衔接紧密，可操作性强，并可根据地层情况调整垫板大小，避免产生较大的应力集中，也可以回收资源。本发明主要针对超静定桥梁顶升设计的一种隧道初衬锁脚垫板结构，该技术施工具有以下特点：1)适应于强风化岩、砂卵石等密实度高、自立性好的地层；2)上台阶封闭成环前可有效控制初衬及地层沉降；3)可操作性强，工效高；4)可回收、重复使用；5)设备简单，经济实用。

附图说明

图1是本发明的整体结构安装示意图；

图2是本发明锁脚垫板的结构示意图；

其中，1-超前支护结构、2-钢格栅拱脚架、3-锁脚垫板、4-上层垫板、5-下层垫板、6-拱形缓冲条、7-弹簧柱、8-限位预留孔、9-高强螺栓。

具体实施方式：

现结合附图和实施例对本发明的具体实施方式进行详细描述。