隧道拱墙初期支护侵限换拱施工临时支护体系制造技术

本发明专利技术公开了一种隧道拱墙初期支护侵限换拱施工临时支护体系，包括布设于需换拱段内的临时仰拱和多个由前至后布设的门架式支撑结构，临时仰拱位于隧道上部洞体内侧底部；需换拱段内除起始更换拱架之外的需更换拱架均为需支撑钢拱架，每榀需支撑钢拱架均通过一个门架式支撑结构支撑，临时仰拱包括多个临时仰拱支架和纵向连接结构，每个门架式支撑结构均包括一个门式支撑架和与门式支撑架布设于同一隧道横断面上的支撑组件。本发明专利技术结构设计合理、施工简便且使用效果好，以临时仰拱为基础并采用门架式支撑结构，结构整体性强，基础稳固，能有效解决隧道换拱钢架倾斜、垮塌等问题，换拱施工过程安全可靠，并且不影响隧道施工进度。

Temporary Supporting System for Initial Support of Tunnel Arch Wall in Arch Exchange Construction

The invention discloses a temporary support system for tunnel arch wall initial support infiltration and arch replacement construction, which includes temporary inverted arch arranged in the section requiring arch replacement and several portal support structures arranged from front to back, temporary inverted arch located in the inner side and bottom of the upper tunnel, and arch replacement is needed in the section requiring arch replacement except for initial replacement of arch frame. Each steel arch is supported by a portal support structure. The temporary inverted arch consists of several temporary inverted arch brackets and longitudinal connection structures. Each portal support structure includes a portal support frame and a supporting component laid on the cross section of the same tunnel with the portal support frame. The structure design of the invention is reasonable, the construction is simple and the use effect is good. The temporary inverted arch is used as the foundation and the gantry support structure is adopted. The structure has strong integrity and the foundation is stable. The problems of inclination and collapse of the steel frame of the tunnel arch replacement can be effectively solved. The construction process of the arch replacement is safe and reliable, and the construction progress of the tunnel is not affected.

【技术实现步骤摘要】
隧道拱墙初期支护侵限换拱施工临时支护体系
本专利技术属于隧道施工
，尤其是涉及一种隧道拱墙初期支护侵限换拱施工临时支护体系。
技术介绍
随着高速铁路的迅猛发展，公路运能要求不断加大，双线大断面客专隧道，三车道、四车道公路大断面隧道屡见不鲜。目前隧道工程一般仍为钻爆法施工，采用新奥法原理：即利用围岩自身的承载力，软弱围岩开挖后施作钢架(也称为钢拱架或拱架)支撑，锚、网、喷柔性初期支护限制围岩变形，即隧道初期支护结构；待围岩变形收敛后，再行施作二次衬砌。隧道支护结构和后期支护结构(即隧道二次衬砌)组成隧道复合式衬砌结构。相较于小断面隧道而言，大断面隧道施工更容易引起初期支护侵限，地质条件差、施工作业不规范、施工工艺或施工组织不合理等因素导致初期支护拱顶下沉、边墙收敛，拱架变形侵入二次衬砌范围。为保障隧道二衬结构厚度就必须将隧道初期支护侵限段的需更换拱架拆除更换，也称为隧道拱墙初期支护侵限换拱施工。隧道初期支护侵限段(也称为隧道拱墙初期支护侵限段)是指隧道初期支护结构发生变形并侵入隧道二次衬砌所处施工断面的隧道段(也称为隧道节段)，简称侵限段。传统的需更换拱架拆除更换做法是停止开挖作业，封闭掌子面，对侵限段拱架基础采用钢板做垫板架立竖撑或斜撑用以支撑需更换拱架，注浆后拆除拱架，扩挖并安装新拱架，最后喷锚支护。此种传统换拱方法在影响隧道开挖施工进度的同时，仍然存在安全隐患，存在一定缺陷：如单点竖撑或斜撑的纵、横向没有连接，基础不稳固，拆除混凝土多使用冲击破碎锤，很容易因竖向或斜向支点受力不均导致拱架倾斜垮塌；严重时将造成“关门”事故。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种隧道拱墙初期支护侵限换拱施工临时支护体系，其结构设计合理、施工简便且使用效果好，以临时仰拱为基础并采用门架式支撑结构，结构整体性强，基础稳固，能有效解决隧道换拱钢架倾斜、垮塌等问题，换拱施工过程安全可靠，并且不影响隧道施工进度。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种隧道拱墙初期支护侵限换拱施工临时支护体系，其特征在于：包括布设于需换拱段内的临时仰拱和多个由前至后布设于所述临时仰拱上且对需更换拱架进行支撑的门架式支撑结构，所述需换拱段为隧道上部洞体内的隧道初期支护结构已施工完成且隧道下部洞体未开挖的隧道段；所述临时仰拱沿隧道纵向延伸方向布设，所述临时仰拱位于隧道上部洞体内侧底部；所述需更换拱架为所述隧道初期支护结构中对隧道上部洞体的拱墙进行支护的钢拱架，所述需换拱段内所述隧道初期支护结构中的所有钢拱架均为需更换拱架；所述需换拱段的一端为起始换拱端，所述需换拱段内最靠近所述起始换拱端的一榀所述需更换拱架为起始更换拱架，所述需换拱段内除所述起始更换拱架之外的所有需更换拱架均为需支撑钢拱架；每榀所述需支撑钢拱架均通过一个所述门架式支撑结构进行支撑，每榀所述需支撑钢拱架均与对其进行支撑的所述门架式支撑结构布设于同一隧道横断面上；所述需换拱段为所施工隧道中需进行换拱的隧道段且其由侵限段和两个分别位于侵限段前后两侧的延伸段连接而成，所述侵限段为隧道上部洞体内的隧道初期支护结构发生变形侵限的隧道段，两个所述延伸段均为所施工隧道中与所述侵限段相邻且相互连通的隧道段，两个所述延伸段内所述需更换拱架的数量均不少于3榀；所述临时仰拱包括多个沿隧道纵向延伸方向由后向前布设的临时仰拱支架和将多个所述临时仰拱支架紧固连接为一体的纵向连接结构，所述纵向连接结构包括多道沿临时仰拱支架的长度方向由左至右布设的纵向连接件，所述纵向连接件沿隧道纵向延伸方向布设，每道所述纵向连接件均与多个所述临时仰拱支架紧固连接；所述临时仰拱支架为布设于隧道上部洞体内侧底部的拱形支架，每榀所述需更换拱架的正下方均设置有一个所述临时仰拱支架，每榀所述需更换拱架均与位于其正下方的临时仰拱支架布设于同一隧道横断面上且二者组成一个封闭式支撑架，每个所述临时仰拱支架的左右两端分别与位于其正上方的需更换拱架的左右两侧下部紧固连接；每个所述封闭式支撑架内均设置有一个所述门架式支撑结构，每个所述封闭式支撑架中的需更换拱架与临时仰拱支架均通过所述门架式支撑结构紧固连接为一体；每个所述门架式支撑结构均包括一个固定于临时仰拱支架上且对需更换拱架进行支撑的门式支撑架和与门式支撑架布设于同一隧道横断面上的支撑组件，所述支撑组件布设于门式支撑架上；所述门式支撑架位于同一个所述封闭式支撑架中的临时仰拱支架与需更换拱架之间，所述门式支撑架与需更换拱架之间通过所述支撑组件紧固连接为一体，所述支撑组件包括支撑于门式支撑架左侧与需更换拱架左侧下部之间的左侧支撑件、支撑于门式支撑架右侧与需更换拱架右侧下部之间的右侧支撑件和多根由左至右支撑于门式支撑架顶部与需更换拱架之间的顶部支撑件，所述左侧支撑件、右侧支撑件和顶部支撑件均布设于同一平面上。上述隧道拱墙初期支护侵限换拱施工临时支护体系，其特征是：两个所述延伸段内所述需更换拱架的数量均为3榀。上述隧道拱墙初期支护侵限换拱施工临时支护体系，其特征是：所述临时仰拱支架支撑于所述需换拱段内的隧道下部未开挖岩体上，所述临时仰拱还包括在隧道下部未开挖岩体上浇筑成型的仰拱混凝土浇筑结构，所述仰拱混凝土浇筑结构位于所述门架式支撑结构下方；所述临时仰拱支架和所述纵向连接结构均浇筑于仰拱混凝土浇筑结构内。上述隧道拱墙初期支护侵限换拱施工临时支护体系，其特征是：所施工隧道为大断面隧道；所述临时仰拱支架为左右两侧逐渐向上弯曲的拱形支架。上述隧道拱墙初期支护侵限换拱施工临时支护体系，其特征是：所述临时仰拱支架为型钢支架，所述临时仰拱支架的两端与需更换拱架之间均塞填有钢垫板，所述钢垫板与临时仰拱支架和需更换拱架均焊接固定为一体。上述隧道拱墙初期支护侵限换拱施工临时支护体系，其特征是：所述临时仰拱支架由一根工字钢弯曲而成。上述隧道拱墙初期支护侵限换拱施工临时支护体系，其特征是：所述门式支撑架为由多根型钢杆件拼装成型的支撑架，所述左侧支撑件、右侧支撑件和顶部支撑件均为型钢杆件，所述左侧支撑件、右侧支撑件和顶部支撑件与门式支撑架和需更换拱架之间均以焊接方式进行固定连接。上述隧道拱墙初期支护侵限换拱施工临时支护体系，其特征是：所述纵向连接件为纵向连接型钢；所述纵向连接结构还包括多组纵向连接钢筋，相邻两道所述纵向连接型钢之间均布设有一组所述纵向连接钢筋，每组所述纵向连接钢筋均包括多道由左至右布设的纵向连接钢筋，所述纵向连接钢筋沿隧道纵向延伸方向布设，每道所述纵向连接钢筋均与多个所述临时仰拱支架紧固连接。上述隧道拱墙初期支护侵限换拱施工临时支护体系，其特征是：每榀所述需更换拱架的左右两侧下部均布设有一个支撑牛腿，每榀所述需更换拱架上的两个所述支撑牛腿均对称布设于临时仰拱支架上方且二者均位于需更换拱架内侧，临时仰拱支架的左右两端与需更换拱架的左右两侧下部之间均通过一个所述支撑牛腿进行紧固连接；所述需更换拱架为格栅钢架，每个所述支撑牛腿均包括多道平行连接于临时仰拱支架与需更换拱架之间的螺纹钢筋，所述螺纹钢筋由外至内逐渐向下倾斜，多道所述螺纹钢筋由上至下布设且其均与所连接的需更换拱架布设于同一平面上。上述隧道拱墙初期支护侵限换拱施工临时支护体系，其特征是：所述门式支撑架呈竖本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道拱墙初期支护侵限换拱施工临时支护体系，其特征在于：包括布设于需换拱段内的临时仰拱和多个由前至后布设于所述临时仰拱上且对需更换拱架(4)进行支撑的门架式支撑结构，所述需换拱段为隧道上部洞体(1)内的隧道初期支护结构已施工完成且隧道下部洞体未开挖的隧道段；所述临时仰拱沿隧道纵向延伸方向布设，所述临时仰拱位于隧道上部洞体(1)内侧底部；所述需更换拱架(4)为所述隧道初期支护结构中对隧道上部洞体(1)的拱墙进行支护的钢拱架，所述需换拱段内所述隧道初期支护结构中的所有钢拱架均为需更换拱架(4)；所述需换拱段的一端为起始换拱端，所述需换拱段内最靠近所述起始换拱端的一榀所述需更换拱架(4)为起始更换拱架，所述需换拱段内除所述起始更换拱架之外的所有需更换拱架(4)均为需支撑钢拱架；每榀所述需支撑钢拱架均通过一个所述门架式支撑结构进行支撑，每榀所述需支撑钢拱架均与对其进行支撑的所述门架式支撑结构布设于同一隧道横断面上；所述需换拱段为所施工隧道中需进行换拱的隧道段且其由侵限段和两个分别位于侵限段前后两侧的延伸段连接而成，所述侵限段为隧道上部洞体(1)内的隧道初期支护结构发生变形侵限的隧道段，两个所述延伸段均为所施工隧道中与所述侵限段相邻且相互连通的隧道段，两个所述延伸段内所述需更换拱架(4)的数量均不少于3榀；所述临时仰拱包括多个沿隧道纵向延伸方向由后向前布设的临时仰拱支架(2)和将多个所述临时仰拱支架(2)紧固连接为一体的纵向连接结构，所述纵向连接结构包括多道沿临时仰拱支架(2)的长度方向由左至右布设的纵向连接件，所述纵向连接件沿隧道纵向延伸方向布设，每道所述纵向连接件均与多个所述临时仰拱支架(2)紧固连接；所述临时仰拱支架(2)为布设于隧道上部洞体(1)内侧底部的拱形支架，每榀所述需更换拱架(4)的正下方均设置有一个所述临时仰拱支架(2)，每榀所述需更换拱架(4)均与位于其正下方的临时仰拱支架(2)布设于同一隧道横断面上且二者组成一个封闭式支撑架，每个所述临时仰拱支架(2)的左右两端分别与位于其正上方的需更换拱架(4)的左右两侧下部紧固连接；每个所述封闭式支撑架内均设置有一个所述门架式支撑结构，每个所述封闭式支撑架中的需更换拱架(4)与临时仰拱支架(2)均通过所述门架式支撑结构紧固连接为一体；每个所述门架式支撑结构均包括一个固定于临时仰拱支架(2)上且对需更换拱架(4)进行支撑的门式支撑架(3)和与门式支撑架(3)布设于同一隧道横断面上的支撑组件，所述支撑组件布设于门式支撑架(3)上；所述门式支撑架(3)位于同一个所述封闭式支撑架中的临时仰拱支架(2)与需更换拱架(4)之间，所述门式支撑架(3)与需更换拱架(4)之间通过所述支撑组件紧固连接为一体，所述支撑组件包括支撑于门式支撑架(3)左侧与需更换拱架(4)左侧下部之间的左侧支撑件(5)、支撑于门式支撑架(3)右侧与需更换拱架(4)右侧下部之间的右侧支撑件(6)和多根由左至右支撑于门式支撑架(3)顶部与需更换拱架(4)之间的顶部支撑件(7)，所述左侧支撑件(5)、右侧支撑件(6)和顶部支撑件(7)均布设于同一平面上。...

【技术特征摘要】
1.一种隧道拱墙初期支护侵限换拱施工临时支护体系，其特征在于：包括布设于需换拱段内的临时仰拱和多个由前至后布设于所述临时仰拱上且对需更换拱架(4)进行支撑的门架式支撑结构，所述需换拱段为隧道上部洞体(1)内的隧道初期支护结构已施工完成且隧道下部洞体未开挖的隧道段；所述临时仰拱沿隧道纵向延伸方向布设，所述临时仰拱位于隧道上部洞体(1)内侧底部；所述需更换拱架(4)为所述隧道初期支护结构中对隧道上部洞体(1)的拱墙进行支护的钢拱架，所述需换拱段内所述隧道初期支护结构中的所有钢拱架均为需更换拱架(4)；所述需换拱段的一端为起始换拱端，所述需换拱段内最靠近所述起始换拱端的一榀所述需更换拱架(4)为起始更换拱架，所述需换拱段内除所述起始更换拱架之外的所有需更换拱架(4)均为需支撑钢拱架；每榀所述需支撑钢拱架均通过一个所述门架式支撑结构进行支撑，每榀所述需支撑钢拱架均与对其进行支撑的所述门架式支撑结构布设于同一隧道横断面上；所述需换拱段为所施工隧道中需进行换拱的隧道段且其由侵限段和两个分别位于侵限段前后两侧的延伸段连接而成，所述侵限段为隧道上部洞体(1)内的隧道初期支护结构发生变形侵限的隧道段，两个所述延伸段均为所施工隧道中与所述侵限段相邻且相互连通的隧道段，两个所述延伸段内所述需更换拱架(4)的数量均不少于3榀；所述临时仰拱包括多个沿隧道纵向延伸方向由后向前布设的临时仰拱支架(2)和将多个所述临时仰拱支架(2)紧固连接为一体的纵向连接结构，所述纵向连接结构包括多道沿临时仰拱支架(2)的长度方向由左至右布设的纵向连接件，所述纵向连接件沿隧道纵向延伸方向布设，每道所述纵向连接件均与多个所述临时仰拱支架(2)紧固连接；所述临时仰拱支架(2)为布设于隧道上部洞体(1)内侧底部的拱形支架，每榀所述需更换拱架(4)的正下方均设置有一个所述临时仰拱支架(2)，每榀所述需更换拱架(4)均与位于其正下方的临时仰拱支架(2)布设于同一隧道横断面上且二者组成一个封闭式支撑架，每个所述临时仰拱支架(2)的左右两端分别与位于其正上方的需更换拱架(4)的左右两侧下部紧固连接；每个所述封闭式支撑架内均设置有一个所述门架式支撑结构，每个所述封闭式支撑架中的需更换拱架(4)与临时仰拱支架(2)均通过所述门架式支撑结构紧固连接为一体；每个所述门架式支撑结构均包括一个固定于临时仰拱支架(2)上且对需更换拱架(4)进行支撑的门式支撑架(3)和与门式支撑架(3)布设于同一隧道横断面上的支撑组件，所述支撑组件布设于门式支撑架(3)上；所述门式支撑架(3)位于同一个所述封闭式支撑架中的临时仰拱支架(2)与需更换拱架(4)之间，所述门式支撑架(3)与需更换拱架(4)之间通过所述支撑组件紧固连接为一体，所述支撑组件包括支撑于门式支撑架(3)左侧与需更换拱架(4)左侧下部之间的左侧支撑件(5)、支撑于门式支撑架(3)右侧与需更换拱架(4)右侧下部之间的右侧支撑件(6)和多根由左至右支撑于门式支撑架(3)顶部与需更换拱架(4)之间的顶部支撑件(7)，所述左侧支撑件(5)、右侧支撑件(6)和顶部支撑件(7)均布设于同一平面上。2.按照权利要求1所述的隧道拱墙初期支护侵限换拱施工临时支护体系，其特征在于：两个所述延伸段内所述需更换拱架(4)的数量均为3榀。3.按照权利要求1或2所述的隧道拱墙初期支护侵限换拱施工临时支护体系，其特征在于：所述临时仰拱支架(2)支撑于所述需换...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭朋超，刘文武，张广友，肖小群，王洪坤，张忠义，李校珂，胡广华，贾志荣，田雄辉，马军红，王淑华，
申请(专利权)人：中铁二十局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61