一种装配式波纹钢-充填层复合隧道支护体系制造技术

本实用新型专利技术属于隧道施工领域，具体涉及一种装配式波纹钢

A fabricated corrugated steel backfill composite tunnel support system

【技术实现步骤摘要】
一种装配式波纹钢
‑
充填层复合隧道支护体系


[0001]本技术属于隧道施工领域，具体涉及一种装配式波纹钢
‑
充填层复合隧道支护体系。

技术介绍

[0002]目前隧道施工中常采用明挖法和暗挖法两种施工方法，在暗挖隧道施工中，常采用喷锚支护作为隧道初期支护体系，整个支护体系由混凝土层、钢筋格栅、锚杆等构件组成，共同承受围岩压力。传统喷锚支护施工周期较长，无法实现围岩的快速封闭，同时成本较高，后期修复时较为困难，上述缺点使得暗挖隧道施工方法在应用时有一定局限性。
[0003]基于传统喷锚支护体系，许多学者提出了以波纹钢板为主要支撑结构的支护体系。波纹钢板具有强度高，抗弯性能良好等优点，波纹钢板等其他构件为装配式构件，工厂预制完成后现场拼装，施工简便，有效减少了施工周期，同时工厂预制保证了构件的精度，使施工质量得到满足。以波纹钢板作为支护结构，不需要在施工过程中喷射混凝土，减少了混凝土的使用，施工成本降低。
[0004]目前波纹钢板隧道支护体系中仍存在许多不足：
[0005]1)现有技术中对于隧道支护中的超前支护介绍很少，没有说明超前小导管在整个波纹钢板支护体系中如何和其他构件进行组合，也没有配套的施工方法，使得在施工过程中难以真正应用。
[0006]2)现有的技术中对于波纹钢板和环形梁的加固常采用钢支撑、角钢等构件，施工工序复杂且增加了施工周期和施工成本。
[0007]3)现有技术中波纹钢板纵向之间连接采用螺栓进行直接连接，无论采用搭接方式还是法兰盘，都很难实现对波纹钢板背后部分螺栓的固定。
[0008]现有技术具体如下：
[0009]1)波纹钢板隧道初期支护结构和隧道(授权公告号CN 212337366 U)
[0010]不足：环形梁和波纹钢板采用不同的加固措施来增强施工过程中上台阶的支撑能力，这些措施使得施工工序变得复杂，增加了施工周期，且需要的钢支撑、角钢和肋板数量较多，施工成本增加，同时本专利中没有配套的超前支护体系，使得该专利的应用有了一定的限制。
[0011]2)支护用波纹钢板组件和隧道支护方法(授权公告号CN 107435547 B)
[0012]不足：该专利中为了保证连接的牢固性，相邻的波纹钢板单元之间采用搭接方式用螺栓进行连接，无其他构件作为纵向波纹钢板之间的连接构件。此方法在施工过程中难以实现，波纹钢板背后是围岩，当相邻的波纹钢板单元之间搭接完成之后，难以对波纹钢板背后部分的螺栓进行固定。
[0013]3)一种钢—FRP复合波纹钢板隧洞支护方法(申请公布号CN 107780949 A)
[0014]不足：该专利对于隧道超前支护部分未做详细介绍，只是简单说明开挖前通过超前注浆小导管提前注浆对围岩进行加固，无相关的施工方法。同时该专利中波纹钢板纵向
之间通过法兰和两排螺栓进行连接，该方法在施工过程中难以实现，波纹钢板背后是围岩，导致波纹钢板连接处的上排螺栓难以安装。该专利上台阶的波纹钢板、侧墙波纹钢板都是通过拱脚处的锁脚锚杆进行固定，这种方法需在波纹钢板预留较多孔洞，破坏了波纹钢板的完整性。

技术实现思路

[0015]本技术公开了一种装配式波纹钢
‑
充填层复合隧道支护体系，构件由工厂标准化生产，现场装配，节省施工时间，可实现围岩的快速封闭，完成隧道的初期支护；具有工程成本低、质量轻、承载能力强、修复简便等优势。
[0016]本技术的技术方案如下：
[0017]一种装配式波纹钢
‑
充填层复合隧道支护体系，包括波纹钢
‑
充填层组合板、钢管
‑
混凝土组合梁、超前小导管及H型钢承托结构，钢管
‑
混凝土组合梁是设置于上一榀波纹钢
‑
充填层组合板与下一榀波纹钢
‑
充填层组合板之间的连接构件；波纹钢
‑
充填层组合板包括上台阶部分和下台阶部分，上台阶部分与下台阶部分通过H型钢承托结构组合在一起，H型钢承托结构的端头与钢管
‑
混凝土组合梁通过高强螺栓固定连接；多根超前小导管贯穿钢管
‑
混凝土组合梁后插入隧道开挖掌子面前方，超前小导管的尾端设置在钢管
‑
混凝土组合梁上，超前小导管与波纹钢
‑
充填层组合板之间的夹角为8～12
°
。
[0018]进一步地，所述的装配式波纹钢
‑
充填层复合隧道支护体系，其中所述波纹钢
‑
充填层组合板包括波纹钢板和混凝土充填层；所述波纹钢板预留注浆孔一，通过注浆孔一对波纹钢板背后进行注浆，在波纹钢板背后与围岩界面之间形成混凝土充填层；所述波纹钢板与混凝土充填层形成组合结构共同受力以提高支撑能力。
[0019]进一步地，所述的装配式波纹钢
‑
充填层复合隧道支护体系，所述波纹钢板边缘焊接法兰；所述法兰上预留螺栓孔一；所述多个波纹钢板之间通过高强螺栓进行连接与错缝拼装。进一步地，所述的装配式波纹钢
‑
充填层复合隧道支护体系，所述波纹钢板分别为第一波纹钢板、第二波纹钢板、第三波纹钢板与第四波纹钢板；波纹钢
‑
充填层组合板的上台阶部分由第一波纹钢板、第二波纹钢板及第三波纹钢板组合连接而成，第三波纹钢板的两端分别与第一波纹钢板及第二波纹钢板连接在一起；波纹钢
‑
充填层组合板的下台阶部分由第四波纹钢板构成。
[0020]进一步地，所述的装配式波纹钢
‑
充填层复合隧道支护体系，所述第一波纹钢板、第二波纹钢板均连接于所述钢管
‑
混凝土组合梁与第三波纹钢板之间，其二者的性质为过渡波纹钢板；第一波纹钢板、第二波纹钢板的波形为大波形与小波形的过渡波，大波形尺寸与第三波纹钢板一致，小波形尺寸小于第三波纹钢板的波形尺寸；第一波纹钢板与第二波纹钢板在钢管
‑
混凝土组合梁与第三波纹钢板之间起到过渡作用，有效降低超前小导管角度，避免波纹钢板与超前小导管施工过程中发生碰撞。
[0021]进一步地，所述的装配式波纹钢
‑
充填层复合隧道支护体系，所述波纹钢板构件背面波谷处焊接剪力钉，以提高波纹钢板与混凝土充填层之间的抗滑移性能。
[0022]进一步地，所述的装配式波纹钢
‑
充填层复合隧道支护体系，其中所述钢管
‑ꢀ
混凝土组合梁包括环状的钢管和管内混凝土，所述管内混凝土灌注在所述钢管内部；所述钢管由钢管构件拼装而成，所述钢管构件设有承插结构、螺栓孔二、预留孔及注浆孔二，所述钢
管构件之间通过承插结构拼装在一起；所述预留孔用于承托所述超前小导管，所述注浆孔二用于向所述钢管内部注浆；所述承插结构之间、所述钢管与所述波纹钢板之间均采用高强度螺栓进行连接。
[0023]进一步地，所述的装配式波纹钢...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种装配式波纹钢
‑
充填层复合隧道支护体系，其特征在于：包括波纹钢
‑
充填层组合板、钢管
‑
混凝土组合梁、超前小导管及H型钢承托结构；钢管
‑
混凝土组合梁是设置于上一榀波纹钢
‑
充填层组合板与下一榀波纹钢
‑
充填层组合板之间的连接构件；波纹钢
‑
充填层组合板包括上台阶部分和下台阶部分，上台阶部分与下台阶部分通过H型钢承托结构组合在一起，H型钢承托结构的端头与钢管
‑
混凝土组合梁通过高强螺栓固定连接；多根超前小导管贯穿钢管
‑
混凝土组合梁后插入隧道开挖掌子面前方，超前小导管的尾端设置在钢管
‑
混凝土组合梁上，超前小导管与波纹钢
‑
充填层组合板之间的夹角为8～12
°
。2.根据权利要求1所述的装配式波纹钢
‑
充填层复合隧道支护体系，其特征在于：所述波纹钢
‑
充填层组合板包括波纹钢板和混凝土充填层；所述波纹钢板预留注浆孔一，通过注浆孔一对波纹钢板背后进行注浆，在波纹钢板背后与围岩界面之间形成混凝土充填层；所述波纹钢板与混凝土充填层形成组合结构共同受力以提高支撑能力。3.根据权利要求2所述的装配式波纹钢
‑
充填层复合隧道支护体系，其特征在于：所述波纹钢板边缘焊接法兰；所述法兰上预留螺栓孔一；所述多个波纹钢板之间通过高强螺栓进行连接与错缝拼装。4.根据权利要求3所述的装配式波纹钢
‑
充填层复合隧道支护体系，其特征在于：所述波纹钢板分别为第一波纹钢板、第二波纹钢板、第三波纹钢板与第四波纹钢板；波纹钢
‑
充填层组合板的上台阶部分由第一波纹钢板、第二波纹钢板及第三波纹钢板组合连接而成，第三波纹钢板的两端分别与第一波纹钢板及第二波纹钢板连接在一起；波纹钢
‑
充填层组合板的下台阶部分由第四波纹钢板构成。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国庆，刘金桐，赵志洋，郝永智，孟素云，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：新型
国别省市：