一种软岩挤压型大变形隧道拱架锁固结构及方法技术

本发明专利技术涉及隧道施工领域，特别是一种软岩挤压型大变形隧道拱架锁固结构及方法。本发明专利技术提供的软岩挤压型大变形隧道拱架锁固结构包括拱腰锚固件和竖向拱脚锚固件；拱腰锚固件在拱架的拱腰处与拱架相连，竖向拱脚锚固件在拱架的拱脚处与拱架相连。软岩挤压型大变形隧道拱架锁固方法包括以下步骤：a.在拱架的拱脚处连接竖向拱脚锚固件，使竖向拱脚锚固件与隧道的高度方向的夹角范围为20°到40°；b.在拱架的拱腰处连接竖向拱脚锚固件，使拱腰锚固件与拱腰的切线方向的夹角范围为80°到100°。本发明专利技术提供的软岩挤压型大变形隧道拱架锁固结构及方法能够适应软岩大变形隧道的变形特点，具有更高的连接强度和抗变形能力。

A Kind of Arch Frame Locking Structure and Method for Extruded Large Deformation Tunnel in Soft Rock

The invention relates to the field of tunnel construction, in particular to a locking structure and method of an arch frame of a large deformation tunnel with soft rock extrusion. The arch bracket locking structure of the soft rock extrusion type large deformation tunnel provided by the invention comprises an arch waist anchor and a vertical arch foot anchor; the arch waist anchor is connected with the arch at the arch waist of the arch bracket, and the vertical arch foot anchor is connected with the arch bracket at the arch foot of the arch bracket. The locking method of arch frame of extruded large deformation tunnel in soft rock includes the following steps: a. Connecting the vertical arch foot anchor at the arch foot of the arch to make the angle between the vertical arch foot anchor and the height direction of the tunnel range from 20 degrees to 40 degrees; B. Connecting the vertical arch foot anchor at the arch waist of the arch to make the angle between the arch waist anchor and the tangent direction of the arch waist range from 80 degrees to 100 degrees. The arch bracket locking structure and method of the soft rock extrusion large deformation tunnel provided by the invention can adapt to the deformation characteristics of the soft rock large deformation tunnel, and has higher connection strength and deformation resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种软岩挤压型大变形隧道拱架锁固结构及方法
本专利技术涉及隧道施工领域，特别是一种软岩挤压型大变形隧道拱架锁固结构及方法。
技术介绍
常规隧道通常在上台阶拱脚处设置锁脚锚杆或锚管对钢拱架进行锚固，锚杆或锚管通常与隧道中的水平方向夹角为20°到40°，长度为3m到4.5m，锚杆或锚管与钢拱架采用“L”型钢筋单缝焊接。软岩挤压型大变形隧道围岩压力大，变形量大，现有技术中没有针对软岩挤压性大变形隧道专门设计的锁固方法。而常规锚固方式对该类隧道变形的适应性不强，控制变形能力较弱。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种软岩挤压型大变形隧道拱架锁固结构及方法。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种软岩挤压型大变形隧道拱架锁固结构，用于锁固拱架，包括拱腰锚固件和竖向拱脚锚固件；拱腰锚固件在拱架的拱腰处与拱架相连，竖向拱脚锚固件在拱架的拱脚处与拱架相连。根据软岩挤压型大变形隧道的变形特点，在拱架的拱腰处设置拱腰锚固件，从而能够有效抵抗拱腰部位隧道变形。作为本专利技术的优选方案，竖向拱脚锚固件与隧道的高度方向的夹角范围为20°到40°。拱脚处的锚固件与隧道的高度方向的夹角设置为20°到40°，能够充分发挥竖向支撑作用，有效防止隧道的下沉。作为本专利技术的优选方案，拱脚处还设有水平向拱脚锚固件，水平向拱脚锚固件与隧道的高度方向的夹角范围为80°到90°。在拱脚处设置水平向拱脚锚固件，能够有效防止拱脚的收敛。作为本专利技术的优选方案，拱腰锚固件与拱架在拱腰处的切线方向的夹角范围为80°到100°。拱腰锚固件与拱腰的切线方向的夹角范围为80°到100°，其能够适应隧道的变形特点，从而提供稳定的支撑力。作为本专利技术的优选方案，还包括角钢，拱腰锚固件与拱架通过角钢双缝焊接相连，竖向拱脚锚固件与拱架通过角钢双缝焊接相连。现有的拱架和锚杆的连接方式为“L型钢筋”单缝焊，其连接强度不够，因此，针对软岩挤压型大变形隧道，采用角钢双缝焊连接锚固件和拱架，从而保证了软岩挤压型大变形隧道拱架锁固结构的变形强度。一种软岩挤压型大变形隧道拱架锁固方法，包括以下步骤：a.在拱架的拱脚处连接竖向拱脚锚固件，使竖向拱脚锚固件与隧道的高度方向的夹角范围为20°到40°，竖向拱脚锚固件远离拱架的一端插入隧道内壁；b.在拱架的拱腰处连接拱腰锚固件，使拱腰锚固件与拱腰的切线方向的夹角范围为80°到100°，拱腰锚固件远离拱架的一端插入隧道内壁。本专利技术提供的软岩挤压型大变形隧道拱架锁固方法，能够适应软岩挤压型大变形隧道的变形特点，在拱腰和拱脚处同时提供支撑，且选用了较佳的外插角度，有效发挥锚固件的锁固能力。作为本专利技术的优选方案，还包括以下步骤：c.若所述隧道为中等变形或严重变形隧道，在拱架的拱脚处连接水平向拱脚锚固件，使水平向拱脚锚固件与隧道的高度方向的夹角范围为80°到90°，水平向拱脚锚固件远离拱架的一端插入隧道内壁。在拱脚处通过水平向拱脚锚固件和竖向锚固件共同作用，能够大大提高拱架在中等变形或严重变形隧道中拱脚部位的变形抵抗能力。作为本专利技术的优选方案，在步骤a、步骤b和步骤c中，根据隧道变形情况，通过现场试验、数值计算等方法，确定拱腰锚固件、竖向拱脚锚固件和水平向拱脚锚固件的长度；隧道轻微变形时，拱腰锚固件和竖向拱脚锚固件的长度为4.5m到6m；隧道中等变形或严重变形时，拱腰锚固件、竖向拱脚锚固件和水平向锚固件的长度为6m到9m。根据隧道的变形程度确定拱腰锚固件、竖向拱脚锚固件和水平向锚固件的长度，有利于更好的适应隧道的变形控制要求，达到更佳的变形控制效果。作为本专利技术的优选方案，在步骤a和步骤b中，采用双缝焊接连接拱腰锚固件和拱架，采用双缝焊接连接竖向拱脚锚固件和拱架。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1.软岩挤压型大变形隧道拱架锁固结构的锁固部位能够适应软岩挤压型大变形隧道的变形特点，且各锚固件的外插角度能够有效发挥锚固件的锁固能力，锁固件与拱架之间的连接强度高，能够在变形时间长、变形力大的情况下，有效控制隧道的变形；2.本专利技术提供的软岩挤压型大变形隧道拱架锁固方法采用了上述的软岩挤压型大变形隧道拱架锁固结构，且根据隧道的变形程度确定锚固件的长度，从而使软岩挤压型大变形隧道的变形量能够得到有效控制，进而避免二次扩挖，节约成本，还有助于提高施工安全性。附图说明图1是本专利技术提供的软岩挤压型大变形隧道拱架锁固结构在第一视角下的结构示意图。图2是本专利技术提供的软岩挤压型大变形隧道拱架锁固结构在第二视角下的结构示意图。图3是图1中V部的放大图。图标：1-软岩挤压型大变形隧道拱架锁固结构；11-拱架；12-拱腰锚固杆；13-拱脚锚固杆；14-水平锚固杆；15-连接件。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术作详细的说明。为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例请参阅图1-图3，本专利技术实施例提供了一种软岩挤压型大变形隧道拱架锁固结构1，这种软岩挤压型大变形隧道拱架锁固结构1用于锁固拱架11，包括拱腰锚固件12、竖向拱脚锚固件13、水平向拱脚锚固件14和连接件15。具体的，拱腰锚固件12、竖向拱脚锚固件13和水平向拱脚锚固件14为锚杆。拱腰锚固件12在拱架11的拱腰处与拱架11相连，竖向拱脚锚固件13在拱架11的拱脚处与拱架11相连，水平向拱脚锚固件14在拱架11的拱脚处与拱架11相连。竖向拱脚锚固件13与隧道的高度方向的夹角范围为20°到40°，在本实施例中，竖向拱脚锚固件13与隧道的高度方向的夹角为30°。水平向拱脚锚固件14与隧道的高度方向的夹角范围为80°到90°，在本实施例中，水平向拱脚锚固件14与隧道的高度方向的夹角范围为90°。拱腰锚固件12与拱腰的切线方向的夹角范围为80°到100°，在本实施例中，拱腰锚固件12与拱腰的切线方向的夹角为90°。拱架11与拱腰锚固件12、竖向拱脚锚固件13和水平向拱脚锚固件14均通过连接件15相连。具体的，在本实施例中，连接件15为角钢。连接件15的数量为多个，连接件15与其余部件通过双缝焊的方式焊接相连。本专利技术还提供一种软岩挤压型大变形隧道拱架锁固方法，这种软岩挤压型大变形隧道拱架锁固方法包括以下步骤：a.在拱架11的拱脚处连接竖向拱脚锚固件13，使竖向拱脚锚固件13与隧道的高度方向的夹角范围为20°到40°，竖向拱脚锚固件13远离拱架11的一端插入隧道内壁；b.在拱架11的拱腰处连接拱腰锚固件12，使拱腰锚固件12与拱腰的切线方向的夹角范围为80°到100°，拱腰锚固件12远离拱架11的一端插入隧道内壁；c.若所述隧道为中等变形或严重变形隧道，在拱架11的拱脚处连接水平向拱脚锚固件14，使水平向拱脚锚固件14与隧道的高度方向的夹角范围为80°到90°，水平向拱脚锚固件14远离拱架11的一端插入隧道内壁。其中，在以上各步骤中，根据隧道的变形情况确定拱腰锚固件12、竖向拱脚锚固件13和水平向拱脚锚固件14的长度，具体的：隧道轻微变形时，拱腰锚固件12、竖向拱脚锚固件13和水平向拱脚锚固件14的长度为4.5m到6m；隧道中等变形或严重变形时，拱腰锚固本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种软岩挤压型大变形隧道拱架锁固结构，用于锁固拱架，其特征在于，包括拱腰锚固件和竖向拱脚锚固件；所述拱腰锚固件在所述拱架的拱腰处与所述拱架相连，所述竖向拱脚锚固件在所述拱架的拱脚处与所述拱架相连。

【技术特征摘要】
1.一种软岩挤压型大变形隧道拱架锁固结构，用于锁固拱架，其特征在于，包括拱腰锚固件和竖向拱脚锚固件；所述拱腰锚固件在所述拱架的拱腰处与所述拱架相连，所述竖向拱脚锚固件在所述拱架的拱脚处与所述拱架相连。2.根据权利要求1所述的软岩挤压型大变形隧道拱架锁固结构，其特征在于，所述竖向拱脚锚固件与所述隧道的高度方向的夹角范围为20°到40°。3.根据权利要求2所述的软岩挤压型大变形隧道拱架锁固结构，其特征在于，所述拱脚处还设有水平向拱脚锚固件，所述水平向拱脚锚固件与所述隧道的高度方向的夹角范围为80°到90°。4.根据权利要求1所述的软岩挤压型大变形隧道拱架锁固结构，其特征在于，所述拱腰锚固件与所述拱架在拱腰处的切线方向的夹角范围为80°到100°。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的软岩挤压型大变形隧道拱架锁固结构，其特征在于，还包括角钢连接件，所述拱腰锚固件与所述拱架通过所述角钢连接件双缝焊接相连，所述竖向拱脚锚固件与所述拱架通过所述角钢连接件双缝焊接相连。6.一种软岩挤压型大变形隧道拱架锁固方法，其特征在于，包括以下步骤：a.在拱架的拱脚处连接竖向拱脚锚固件，使竖向拱脚锚固件与隧...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨家松，杨龙伟，辜文凯，陈桂虎，李青山，孙万盛，陈枭，陈燕，王正新，彭明忠，谢思东，
申请(专利权)人：中铁二局集团有限公司，中铁二局第二工程有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51