[发明专利]扩大拱脚辅助加固装置及其施工方法

说明书

本发明公开了扩大拱脚辅助加固装置，包括钢拱架、垫板、螺栓、拱脚加固装置，钢拱架与垫板进行连接，拱脚加固装置通过螺栓与垫板进行连接，通过向拱脚加固装置注入水泥浆，与整个装置共同达到提高拱脚稳定性的效果；本发明还公开了扩大拱脚辅助加固装置的施工方法，可有效加固土质隧道拱脚部位土层，提高拱脚整体稳定性，避免因拱脚稳定性不足而造成初期支护整体沉降的情况，具有施工工艺简单、安装灵活、拱脚整体稳定性强、加固拱脚下部土层效果好、工程造价低等特点。

技术领域

本发明属于隧道工程支护技术领域，涉及扩大拱脚辅助加固装置。

本发明还涉及扩大拱脚辅助加固装置的施工方法。

背景技术

我国幅员辽阔，地质条件极为复杂，在隧道的修建中难免会面临各种各样的软弱地层，特别是在土质隧道施工过程中，据已有经验，土质隧道施工中，由于受隧道开挖影响，加之雨季降雨作用下，隧道出现大变形、突变失稳的情况时有发生，土层的稳定性一定程度上影响了隧道的开挖的安全及施工质量，给工程设计及施工带来极大挑战。

针对土质隧道的施工情况，一般采用分部开挖的方式，如：两台阶法、三台阶法、环形开挖预留核心土法、中隔壁法(CD法)、交叉中隔壁法(CRD法)及双侧壁导坑法等。在采用台阶法施工过程中，上台阶拱架安装完成后进行下一循环工序开挖时，由于土层较为软弱，稳定性较差，拱脚部位土层承载力不足，极易造成上部初期支护出现单侧倾斜或整体下沉情况，可能进一步加剧隧道产生大变形或突变失稳等灾害情况的产生，给施工人员的生命财产安全造成危害。因此，在土质隧道采用台阶法施工过程中，需保证上台阶初期支护拱脚的稳定性，避免初期支护产生过大沉降，保障工程安全。

发明内容

本发明的目的是提供扩大拱脚辅助加固装置，可有效加固土质隧道拱脚部位土层，提高拱脚整体稳定性，避免因拱脚稳定性不足而造成初期支护整体沉降的情况。

本发明的另一个目的是提供扩大拱脚辅助加固装置的施工方法。

本发明所采用的第一个技术方案是，扩大拱脚辅助加固装置，包括钢拱架，钢拱架底部焊接有垫板，所述垫板底部连接有拱脚加固装置。

本发明的第一个技术方案的特点还在于：

其中钢拱架为工字钢；

其中垫板为正方形钢板，厚度为15～20mm，垫板的边长不小于钢拱架高度的1.5倍，且垫板的四角进行倒圆角设置，圆角的半径为25mm；

其中垫板开设有多个螺栓孔，多个螺栓孔均匀分布于垫板的表面，多个螺栓孔用于连接拱脚加固装置；

其中拱脚加固装置为钢板焊接的长方体盒，拱脚加固装置的长、宽大于垫板边长10cm，拱脚加固装置的高度为20cm；

其中拱脚加固装置一侧面开设有注浆孔，拱脚加固装置剩余三个侧面分别开设有U型槽口，所述拱脚加固装置底部开设有多个散浆孔，散浆孔孔径为10～20mm，多个散浆孔呈梅花形布置。

本发明所采用的第二个技术方案是，扩大拱脚辅助加固装置的施工方法，采用扩大拱脚辅助加固装置，具体按以下步骤实施：

步骤1，土质隧道采用两台阶法施工，首先开挖隧道上台阶土体，并对左右两侧拱脚部位进行扩挖，及时初喷混凝土；

步骤2，上台阶部分进行铺设钢筋网及架设钢拱架；

步骤3，在左右两侧拱脚处焊接垫板，并及时采用螺栓连接安装拱脚加固装置，确保拱脚加固装置与钢拱架连接牢固；

步骤4，沿拱脚加固装置的注浆孔注入掺有一定膨胀剂的水泥砂浆，保证浆液充分填充；

步骤5，打设锁脚锚杆，并复喷混凝土至设计厚度；

步骤6，进行下一循环的隧道开挖工序。