[发明专利]一种用于隧道的钢桶支护结构及其安装方法

说明书

本发明公开了一种用于隧道的钢桶支护结构及其安装方法，它包括钢桶支护结构，所述钢桶支护结构是由两节对称的半桶结构组合而成，所述半桶结构，所述半桶结构的弧形板上加工有预留孔，所述预留孔所在位置设置有孔盖，所述半桶结构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。本支护结构克服上述现有隧道支护技术的不足，让钢桶支护结构在满足受力要求的前提下，尽可能的降低耗材，从而达到节约成本的目的。

技术领域

本发明涉及隧道衬砌支护施工领域，特别是一种用于隧道的钢桶支护结构及其安装方法。

背景技术

现今，随着施工技术的进步，钢拱架、网架等传统的支护围岩的技术日趋完善。但是影响隧道工程的因素是复杂多样的，其中较为关键的因素有两个，第一个关键因素是高地应力的存在，高地应力对隧道工程造成的最典型的灾害为：对硬脆性岩体而言为岩爆；对软岩则为洞室大变形。对于传统的支护技术，无论是钢拱架支护还是网架支护，由于高地应力的存在，隧道支护结构受力的不均性十分显著，因此，对于这类支护结构，钢拱架或网架都是以点的形式与围岩接触，在进行设计时，必须以支护结构所受来自围岩的最大作用力为设计依据，这样一来，会导致支护结构发生局部破坏时，受力较小部位远未发挥自身强度，从而造成材料成本上的浪费。第二个关键因素是围岩临空时间的长短，对于传统的支护技术，无论是网架支护还是钢拱架支护，都是在隧道开挖后，现场进行支护结构的安装，在这个安装的过程中，围岩一直是处于临空状态，围岩应力较大处可能因为临空时间过长，在无支护的情况下变形过大，从而发生围岩局部破坏甚至掉块现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于隧道的钢桶支护结构及其安装方法，本支护结构克服上述现有隧道支护技术的不足，让钢桶支护结构在满足受力要求的前提下，尽可能的降低耗材，从而达到节约成本的目的。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种用于隧道的钢桶支护结构，它包括钢桶支护结构，所述钢桶支护结构是由两节对称的半桶结构组合而成，所述半桶结构的弧形板上加工有预留孔，所述预留孔所在位置设置有孔盖，所述半桶结构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。

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

所述压杆的内部填充有膨胀混凝土。

所述预留孔沿着弧形板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底部两侧的直角钢板，所述直角钢板与半桶结构之间通过螺杆和螺母固定相连，所述直角钢板和隧道底面之间采用超长锚杆固定相连；所述半桶结构的底端深入到隧道底面一段长度。

用于隧道的钢桶支护结构的安装方法，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、弧形板、压杆、外弦杆、腹杆、膨胀混凝土、螺杆、螺母、直角钢板、砂、超长锚杆、孔盖、电焊机、冲砂机、泥浆、高压注浆机、卸压阀和打孔机；

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

Step3，制备相对称的两节半桶结构：半桶结构由弧形板和多个由钢管、二力杆构成的单元体焊接而成，单个单元体与弧形板的连接方式为：四根钢管均匀分布且以垂直于弧形板内侧的方式焊接于弧形板内侧，并向钢管内填充膨胀混凝土，待膨胀混凝土凝结完毕，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，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；

Step4，根据实际施工要求，进行隧道开挖；