[发明专利]型钢与喷射混凝土组合劲性结构隧道支护体系及施工方法

说明书

本发明提供一种型钢与喷射混凝土组合劲性结构隧道支护体系及施工方法，工字型钢拱架设有多榀，沿隧道纵向由内至外依次设置，每榀工字型钢拱架包括多段拼接的工字型钢段；每榀工字型钢拱架的腹板外侧与腹板内侧均固定有多个栓钉剪力件；多个横隔板将相邻两榀工字型钢拱架进行纵向连接；每个横隔板左右两侧与L型嵌板连接，L型嵌板固定在工字型钢拱架的腹板上；横隔板的上部与下部均焊接多个U型钢筋，上一块横隔板上的U型钢筋与下一块横隔板上U型钢筋相交，并用钢丝进行绑扎连接；在每榀工字型钢拱架之间采用喷射混凝土填充，喷射混凝土厚度与工字型钢拱架齐平。本发明增强了工字钢拱架的承载力，并提高了支护体系与喷射混凝土的粘结能力。

技术领域

本发明涉及隧道的初期支护结构领域，具体为一种型钢与喷射混凝土组合劲性结构隧道 支护体系及施工方法。

背景技术

近年来随着国家对基础设施建设的投入与推动。我国交通建设取得迅速发展，特别是隧 道建设取得了很大进步，隧道工程建设向高地应力、软弱破碎带等复杂地质条件方向发展。 在隧道建设工程中，隧道的初期支护类型对其结构稳定影响十分重要，一般隧道初期支护有 木支撑、型钢支撑、格栅支撑、锚喷支护等方式。而目前主要采用成品型钢制造钢拱架进行 支护，钢拱架的支护机制是在喷射混凝土尚未达到足够强度时，由钢拱架承受围岩荷载，减 缓围岩变形速率，随着混凝土喷层的凝结硬化和强度的逐渐增长，围岩压力转由喷射混凝土、 钢拱架、钢筋网或锚杆复合支护体系共同承担，但实际上型钢和混凝土的协同作用很差，型 钢钢架将喷射混凝土割裂成小块，使得钢架和喷射混凝土独自承担围岩荷载。同时型钢本是 一种在受压条件下时容易失稳而丧失轴向抗压能力的材料，型钢钢架与喷射混凝土粘结不好， 与围岩间的空隙难于用喷射混凝土紧密填充，导致钢架附近喷射混凝土出现裂缝，型钢容易 受压发生扭曲或剪断最终破坏丧失其支护能力。

隧道在进行开挖的时候，围岩的地质条件发生突变或存在岩层分界面、岩土分界面等不 利结构，隧道施工范围内或周边出现断层、破碎带等不利面等，隧道围岩容易出现失稳，因 此改进隧道初期支护体系，提高隧道整体的承载能力和保证型钢与喷射混凝土的整体工作性 能已经是刻不容缓的重大研究课题，势在必行。

传统的支护方式在当下条件日益复杂多变的工程中受到了极大的挑战，基于新型的支护 结构方式亟待提出。即要求隧道初期支护能提供更大的承载力和支护阻力外还能增强型钢拱 架与喷射混凝土间的共同作用。

发明内容

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种型钢与喷射混凝土组合劲性结构隧 道支护体系及施工方法。该体系能有效的解决喷射混凝土与型钢拱架之间粘结能力弱、协同 作用差的问题，以及能够解决型钢拱架在荷载作用下失稳发生扭曲变形的问题。

本发明的一种型钢与喷射混凝土组合劲性结构隧道支护体系，包括工字型钢拱架、栓钉 剪力件、横隔板、U型钢筋、L型嵌板；

所述的工字型钢拱架设有多榀，沿隧道纵向由内至外依次设置，其中每榀工字型钢拱架 包括多段拼接的工字型钢段，工字型钢段的节点处通过螺栓、法兰盘连接；

每榀工字型钢拱架的腹板外侧与腹板内侧均固定有多个栓钉剪力件；

隧道环向按一定间距设置多个横隔板将相邻两榀工字型钢拱架进行纵向连接；

每个横隔板左右两侧与L型嵌板通过六角螺栓进行连接，L型嵌板固定在工字型钢拱架 的腹板上；

横隔板的上部与下部均焊接多个U型钢筋，U型钢筋沿隧道纵向方向布置，上一块横隔 板上的U型钢筋与下一块横隔板上U型钢筋相交，并用钢丝进行绑扎连接；

在每榀工字型钢拱架之间采用喷射混凝土填充，喷射混凝土厚度与工字型钢拱架齐平。

所述栓钉剪力件在工字型钢拱架的腹板内侧与腹板外侧按一定间距平行布置。