扩大拱脚辅助加固装置及其施工方法制造方法及图纸

本发明专利技术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；本发明专利技术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。程造价低等特点。程造价低等特点。

【技术实现步骤摘要】
扩大拱脚辅助加固装置及其施工方法


[0001]本专利技术属于隧道工程支护
，涉及扩大拱脚辅助加固装置。
[0002]本专利技术还涉及扩大拱脚辅助加固装置的施工方法。

技术介绍

[0003]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。
[0004]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。

技术实现思路

[0005]本专利技术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。
[0006]本专利技术的另一个目的是提供扩大拱脚辅助加固装置的施工方法。
[0007]本专利技术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。
[0008]本专利技术的第一个技术方案的特点还在于：
[0009]其中钢拱架为工字钢；
[0010]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；
[0011]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；
[0012]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；
[0013]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。
[0014]本专利技术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：
[0015]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；
[0016]步骤2，上台阶部分进行铺设钢筋网及架设钢拱架；
[0017]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；
[0018]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；
[0019]步骤5，打设锁脚锚杆，并复喷混凝土至设计厚度；
[0020]步骤6，进行下一循环的隧道开挖工序。
[0021]本专利技术的有益效果是：
[0022]本专利技术用于提高土质隧道拱脚稳定性的加固装置及施工方法，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，具有显著的经济、环保及社会效益，应用前景广阔；
[0023]本专利技术所采用的拱脚加固装置可利用现场材料制作而成，生产成本较低，且与钢拱架结合强度高，对加固土层效果显著；
[0024]本专利技术所采用的拱脚加固装置，通过设置的注浆孔，注入微膨胀水泥浆，浆液膨胀填充整个装置，并对周围土层进行加固，提高了拱脚部位与土层接触的整体稳定性；
[0025]本专利技术所采用的拱脚加固装置及相应的施工方法，既可提高钢拱架的整体刚度，又可加固周围土层，提高了拱脚部位的整体稳定性，有效避免了因拱脚土层承载力不足而造成初期支护整体下沉，进而引发隧道塌方的情况，极大降低了土质隧道施工安全隐患，保障施工人员生命财产安全。
附图说明
[0026]图1是本专利技术的扩大拱脚辅助加固装置的立体示意图；
[0027]图2是本专利技术的扩大拱脚辅助加固装置的侧视图；
[0028]图3是本专利技术的扩大拱脚辅助加固装置中垫板俯视图；
[0029]图4是本专利技术的扩大拱脚辅助加固装置的底部结构图。
[0030]图中，1.钢拱架，2.垫板，21.螺栓孔，3.螺栓，4.拱脚加固装置，41.注浆孔，42.U型槽口，43.底部散浆孔，5.隧道围岩。
具体实施方式
[0031]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0032]本专利技术提供了一种用于提高土质隧道拱脚稳定性的加固装置及施工方法，土质隧道开挖方式以两台阶法开挖为例，如图1包括钢拱架1、垫板2、螺栓3、拱脚加固装置4、隧道围岩5，钢拱架1与垫板2进行连接，拱脚加固装置4通过螺栓与垫板2进行连接，通过向拱脚加固装置4注入水泥浆，与整个装置共同达到提高拱脚稳定性的效果。
[0033]如图1和图2所示，钢拱架1采用常用热轧普通工字钢，具体型号宜为I18、I20a、I20b、I22a、I22b，可根据现场实际情况选取适宜的工字钢型号；
[0034]如图1和图3所示，垫板2采用普通钢材制成，厚度为20mm，形状为正方形，其边长为
400mm，四周进行倒圆角，半径为25mm，垫板2开四个螺栓孔21，为正方形布置，便于通过螺栓3同下方拱脚加固装置4进行连接，垫板2与钢拱架1进行满焊连接，保证焊接后垫板2处于水平状态；
[0035]如图1至图4所示，拱脚加固装置4采用钢板焊接而成，为长方体箱盒，长、宽均为500mm，高度为200mm；拱脚加固装置4在靠近隧道开挖后的一侧开设注浆孔41，孔径为40mm，其余三个侧面均开设U型槽口42；拱脚加固装置4底部开设散浆孔43，孔径为20mm，按梅花形布置；拱脚加固装置4通过注浆孔41注入掺有一定膨胀剂的水泥砂浆，水泥砂浆膨胀将U型槽口42撑开，结合底部散浆孔43流出的浆液，共同起到加固拱脚下方地层的效果；
[0036]本专利技术还提供一种用于提高土质隧道拱脚稳定性加固装置的施工方法，具体使用时，包括以下步骤：
[0037]步骤1，土质隧道采用台阶法施工，以两台阶法为例(适用于任何采用台阶开挖方式的隧道工程)，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4cm；
[0038]步骤2，上台阶部分进行铺设钢筋网及架设钢拱架1工作，采用钢筋网，网格间距为20cm
×
20cm，钢拱架采用I20a型钢，全环布置，每榀间距0.6m；
[0039]步骤3，在左右两侧拱脚处焊接垫板2，并及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.扩大拱脚辅助加固装置，其特征在于，包括钢拱架(1)，钢拱架(1)底部焊接有垫板(2)，所述垫板(2)底部连接有拱脚加固装置(4)。2.根据权利要求1所述的扩大拱脚辅助加固装置，其特征在于，所述钢拱架(1)为工字钢。3.根据权利要求1所述的扩大拱脚辅助加固装置，其特征在于，所述垫板(2)为正方形钢板，厚度为15～20mm，垫板(2)的边长不小于钢拱架(1)高度的1.5倍，且垫板(2)的四角进行倒圆角设置，圆角的半径为25mm。4.根据权利要求1所述的扩大拱脚辅助加固装置，其特征在于，所述垫板(2)开设有多个螺栓孔(21)，多个螺栓孔(21)均匀分布于垫板(2)的表面，多个螺栓孔(21)用于连接拱脚加固装置(4)。5.根据权利要求1所述的扩大拱脚辅助加固装置，其特征在于，所述拱脚加固装置(4)为钢板焊接的长方体盒，拱脚加固装置(4)的长、宽大于垫板(2)边长10cm，拱脚加固装置(4)的高度为20cm。6.根据权利要求5所述的扩大...

【专利技术属性】
技术研发人员：燕波，王文强，宁波，彭磊，张新锦，刘竞怡，王永维，夏雨，
申请(专利权)人：陕西铁路工程职业技术学院，
类型：发明
国别省市：