[发明专利]一种用于隧道的钢桶支护结构及其安装方法

权利要求书

1.用于隧道的钢桶支护结构的安装方法，所述钢桶支护结构是由两节对称的半桶结构（1）组合而成，所述半桶结构（1）的弧形板（2）上加工有预留孔（19），所述预留孔（19）所在位置设置有孔盖（12），所述半桶结构（1）的底部通过桶底固定结构与隧道的底部固定相连；所述钢桶支护结构和隧道的围岩之间填充有砂（10）；

所述半桶结构（1）是由弧形板（2）、压杆（3）、外弦杆（4）和腹杆（5）组装焊接而成；所述压杆（3）采用垂直焊接方式固定在弧形板（2）的内侧壁上，在四根相邻压杆（3）的端头部位焊接固定有四根二力杆并共同构成外弦杆（4）；所述外弦杆（4）的对角位置焊接固定二力杆并共同构成腹杆（5）；

所述压杆（3）的内部填充有膨胀混凝土（6）；

所述预留孔（19）沿着弧形板（2）的弧度过渡处等距布置；

所述桶底固定结构包括反向对称设置在半桶结构（1）底部两侧的直角钢板（9），所述直角钢板（9）与半桶结构（1）之间通过螺杆（7）和螺母（8）固定相连，所述直角钢板（9）和隧道底面之间采用超长锚杆（11）固定相连；所述半桶结构（1）的底端深入到隧道底面一段长度；

其特征在于，所述安装方法包括以下步骤：

Step1，准备材料：根据钢桶支护结构，准备相应的材料和设备，包括半桶结构（1）、弧形板（2）、压杆（3）、外弦杆（4）、腹杆（5）、膨胀混凝土（6）、螺杆（7）、螺母（8）、直角钢板（9）、砂（10）、超长锚杆（11）、孔盖（12）、电焊机、冲砂机、泥浆、高压注浆机、卸压阀和打孔机；

Step2，在弧形板（2）中加工预留孔（19）：沿弧形板（2）弧度转折处用打孔机等距均匀打孔形成预留孔（19），并在预留孔（19）处加设孔盖（12），为后续冲砂（10）、安装卸压阀以及注浆（18）做准备；

Step3，制备相对称的两节半桶结构（1）：半桶结构（1）由弧形板（2）和多个由钢管、二力杆构成的单元体焊接而成，单个单元体与弧形板（2）的连接方式为：四根钢管均匀分布且以垂直于弧形板（2）内侧的方式焊接于弧形板（2）内侧，并向钢管内填充膨胀混凝土（6），待膨胀混凝土（6）凝结完毕，在四根钢管端部焊接四根二力杆，此四根二力杆作为外弦杆（4），在单元体两条体对角线处焊接两根二力杆，此两根二力杆作为腹杆（5）；

Step4，根据实际施工要求，进行隧道开挖；

Step5，隧道一经开挖，观察围岩是否出现裂缝（20），若出现裂缝（20），立即在出现裂缝（20）围岩处打入超长锚杆（11），防止围岩因裂缝变形过大而破坏甚至掉块；

Step6，隧道一经开挖，立即将两节半桶结构（1）快速运输至已开挖隧道内指定位置，并通过焊接的方式快速将两节半桶结构连接成一个受力稳定的整体钢桶支护结构；

Step7，将钢桶支护结构的桶脚浅埋于隧道底面，在钢桶桶脚两侧加设两块直角钢板（9），直角钢板（9）与钢桶支护结构之间利用螺杆（7）和螺母（8）进行连接，直角钢板（9）与隧道底面之间采用向直角钢板（9）打入超长锚杆（11）的方式进行加固连接；

Step8，使用冲砂机通过在弧形板（2）上的预留孔洞向弧形板（2）与围岩之间的中空层快速注砂（10），使砂体充实并与围岩面、弧形板（2）外侧面紧密无间断接触；

Step9，冲砂完毕后在孔洞处安装卸压阀，根据实际工程情况设置一定阀值；

Step10，观察钢桶支护结构各处的泄砂量，根据泄砂量大小来判断该处围岩应力大小以及变形情况，若该处泄砂量大，则表明该处围岩应力大、变形大；若该处泄砂量小，则表明该处围岩应力小、变形小；对于泄砂量很大处，在该处钢桶支护结构上通过焊接的方式加设二力杆，对于泄砂量很小甚至无泄砂量处，适当拆卸该处钢桶结构上的二力杆；

Step11，待围岩稳定后，即围岩各处泄砂量几乎为零或很少时，此时围岩各处应力和变形稳定，拆除卸压阀；

Step12，使用高压注浆机通过预留孔（19）向围岩面与弧形板（2）外侧面之间的砂层进行注浆，使砂与泥浆形成受力稳定的整体，注浆完毕后，关闭孔盖。