[发明专利]一种防屈曲装配式隧道组合结构支护系统及其施工方法

说明书

本发明公开了一种防屈曲装配式隧道组合结构支护系统及其施工方法，支护系统包括防屈曲组合拱架、管内混凝土和预制混凝土衬砌，防屈曲组合拱架上加设了加固角板和固定螺栓，预制混凝土衬砌包括拱顶衬砌、拱肩衬砌、拱脚衬砌和拱底衬砌，四部分衬砌上均开有角板安装缝，端部均预留有螺栓孔，外缘面上设有拱架间凸起；螺栓孔的位置与固定螺栓的位置相适应，角板安装缝的位置与加固角板的位置相适应，拱架间凸起用于填充相邻防屈曲组合拱架的间隙；本发明采用预制混凝土衬砌，在相邻2榀防屈曲组合拱架安装完后即可进行预制混凝土衬砌的安装，由于采用工厂预制，因此预制混凝土衬砌的制作精度和安装速度均能得到保证与提升，同时改善隧道内作业环境。

技术领域

本发明属于隧道支护结构技术领域，尤其涉及一种防屈曲装配式隧道组合结构支护系统及其施工方法。

背景技术

目前，不少黄土隧道在建设过程中都出现了拱架扭曲破坏，喷射混凝土开裂的情况，导致硐室变形侵界，甚至出现塌方等工程灾害。黄土隧道现阶段常用的初期支护结构形式为型钢拱架和喷射混凝土，然而结构失稳问题常有发生，轻则局部屈曲，重则整体屈曲，成“麻花状”。尤其针对存在纵向偏压条件的隧道，拱架常会出现面外失稳的现象，导致结构发生屈曲破坏，这是由于型钢拱架的强弱轴存在较大差异的抗弯刚度造成的。因此，加强隧道结构的防屈曲设计对于抵御失稳破坏尤为重要。

另外，目前国内隧道施工过程中机械化、装配化程度依然欠缺，不仅施工人员工作强度大，洞内作业环境条件也存在粉尘大、能见度低的情况，尤其是在喷射混凝土作业期间，不仅威胁了施工人员的健康，也无法保证支护结构的施工精度。不仅如此，考虑喷射混凝土回弹因素，初期支护最终形成有效强度所需时间较长，很难适应较差地质条件。因此，推进隧道装配化混凝土衬砌势在必行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防屈曲装配式隧道组合结构支护系统及其施工方法，解决了拱架结构发生屈曲破坏的问题，同时采用预制拼装衬砌，提升了隧道施工效率和施工精度。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种防屈曲装配式隧道组合结构支护系统，包括若干个紧密排列的防屈曲组合拱架，防屈曲组合拱架包括翼板、核心管、加固角板和固定螺栓；核心管安装在翼板内侧，加固角板和固定螺栓都设置在核心管两侧；

在核心管内灌注有管内混凝土，在相邻的防屈曲组合拱架之间安装有预制混凝土衬砌；

预制混凝土衬砌包括四部分衬砌：拱顶衬砌、拱肩衬砌、拱脚衬砌和拱底衬砌，四部分衬砌上均开有角板安装缝，端部均预留有螺栓孔；

螺栓孔的位置与固定螺栓的位置相适应，角板安装缝的位置与加固角板的位置相适应；

防屈曲组合拱架上开有注浆孔。

进一步，在纵向上，相邻的翼板之间留有安装间隙，在四部分衬砌的外缘面上预设有拱架间凸起，拱架间凸起用于填充相邻防屈曲组合拱架的间隙。

进一步，每个防屈曲组合拱架沿环向分为拱顶支架、拱肩支架、拱脚支架和拱底支架；

拱顶支架和拱底支架相对设置，拱肩支架对称设置于拱顶支架两端，拱脚支架对称设置于拱底支架两端，拱顶支架与拱肩支架、拱肩支架与拱脚支架及拱脚支架与拱底支架均采用承插式连接。

进一步，拱顶衬砌的两端均位于相邻的拱顶支架之间，拱肩衬砌上端位于相邻的拱顶支架之间，下端位于相邻的拱肩支架之间，拱脚衬砌的上端位于相邻的拱肩支架之间，下端位于相邻的拱脚支架之间，拱底衬砌的两端均位于相邻的拱脚支架之间。

进一步，拱顶支架包括拱顶翼板和拱顶核心管，拱顶核心管固定在拱顶翼板内侧；在拱顶翼板上设有若干个加固角板和两组固定螺栓，加固角板和固定螺栓对称设置于拱顶核心管两侧；