[发明专利]一种用于软弱围岩大断面隧道的初支脚部支撑装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于软弱围岩大断面隧道的初支脚部支撑装置及方法，包括相连接的连接型钢、钢板和注浆管棚，其中注浆管棚能够用于将浆液打入围岩中；连接型钢和钢板均包括多个，每个连接型钢的两端均分别连接钢板以组成连接部，相邻的连接部用于共同连接同一初支型钢；注浆管棚包括多个，每个注浆管棚均穿过并连接对应的连接型钢；注浆管棚位于相邻的初支型钢的中间位置，相邻的注浆管棚关于初支型钢对称。本发明通过该加固装置可实现对初支型钢脚部的加固，减少连接型钢的变形沉降，保证隧道内的施工安全。

技术领域

本发明涉及隧道施工领域，具体的，涉及一种用于软弱围岩大断面隧道的初支脚部支撑装置及方法。

背景技术

在大断面隧道开挖施工过程中，隧道有时会不可避免地穿越富水断层破碎带、全强风化软岩等软弱围岩，由于软弱围岩自稳能力较差、抵抗变形能力较差，在初支拱架施作后，在围岩压力作用下很容易发生初支拱架沉降变形，严重威胁隧道开挖施工安全。为防止初支型钢拱架发生沉降，在施工中通常在初支型钢拱架脚部进行补强，补强的方法有注浆法、锁脚锚杆(管)等方法。注浆法是通过向软弱围岩注浆对围岩进行加固，提高围岩的自承能力，减少初支型钢拱架的荷载，达到初支型钢脚部补强的目的。锁脚锚杆(管)是在初支型钢拱架脚部向围岩内打入锁脚锚杆(管)，并进行注浆。与注浆法相比，该方法能将锚杆(管)与初支型钢连接起来形成一个整体，锚杆(管)打入围岩当中并配合注浆加固的作用，将初支型钢上的荷载传递到脚部围岩上，能够有效的控制初支型钢的变形沉降。

但是，发明人认为，上述两种方法均存在以下不足：①二者只适用于地质情况较好，围岩承载力较高的情况，当遇到软弱围岩时，围岩承载力较低，地质条件较差，注浆法和打锚杆(管)的作用效果不明显。②二者是局部加固，只能加固单榀初支型钢的脚部，其加固作用不能影响其他初支型钢。③二者只加固单榀初支型钢，各榀初支型钢之间沉降不均匀，初支的整体性较差。

发明内容

为了解决现有的软弱围岩大断面隧道的初支型钢脚部沉降的问题，本发明提供了一种用于软弱围岩大断面隧道的初支脚部支撑装置及方法，通过该支撑装置可实现对初支型钢脚部的加固，减少初支型钢的变形沉降，保证隧道内的施工安全。

本发明的第一目的，是提供一种用于软弱围岩大断面隧道的初支脚部支撑装置。

本发明的第二目的，是提供一种用于软弱围岩大断面隧道的初支脚部支撑方法。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

第一方面，本发明公开了一种用于软弱围岩大断面隧道的初支脚部支撑装置，包括相连接的连接型钢、钢板和注浆管棚，其中注浆管棚能够用于将浆液打入围岩中；连接型钢和钢板均包括多个，每个连接型钢的两端均分别连接钢板以组成连接部，相邻的连接部用于共同连接同一初支型钢；注浆管棚包括多个，每个注浆管棚均穿过并连接对应的连接型钢；注浆管棚位于相邻的初支型钢的中间位置，相邻的注浆管棚关于初支型钢对称。

进一步，所述注浆管棚相对于围岩的对应位置的切面倾斜打入到围岩当中。

进一步，多个连接型钢均位于同一水平面，以经过连接型钢的顶侧翼板的面为水平基准面，以经过连接型钢腹板且垂直于水平基准面的面为竖直基准面；注浆管棚倾斜于竖直基准面。

进一步，所述注浆管棚与所述竖直基准面倾斜的角度为70°～75°。

进一步，所述注浆管棚穿过所述连接型钢腹板，连接型钢腹板的高大于注浆管棚的管径，连接型钢的长度等于相邻的初支型钢间的间距。

进一步，所述钢板呈矩形，所述钢板的长度大于初支型钢腹板的高，所述钢板的宽大于连接型钢腹板的高；

所述钢板分别与连接型钢的两个端部焊接连接，焊接时连接型钢的端部位于钢板的中心位置，钢板长边与连接型钢翼缘平行，钢板短边与连接型钢腹板平行。