一种无中导连拱隧道初期支护结构及其施工方法技术

本发明专利技术提供了一种无中导连拱隧道初期支护结构及其施工方法，包括设置有型钢拱架单元的先行洞支护结构和后行洞支护结构，型钢拱架单元包括交叉设置的型钢拱架，先行洞和后行洞的型钢拱架交错连接；在同一行车洞内的型钢拱架腹板之间设置有导管装置和减震装置，导管装置包括横向导管和纵向导管。本发明专利技术能够使得隧道初期支护拱架的稳定性与抗变形能力得到加强，防止初期支护内部出现空洞问题并能提高结构体系的抗震能力。构体系的抗震能力。构体系的抗震能力。

【技术实现步骤摘要】
一种无中导连拱隧道初期支护结构及其施工方法


[0001]本专利技术属于隧道初期支护
，尤其涉及一种无中导连拱隧道初期支护结构及其施工方法。

技术介绍

[0002]传统连拱隧道的施工通常先开挖中导洞，然后修建连拱隧道的共用中墙，再逐步扩挖两边，之后两洞室拱部共同搭接在中墙上，采用这种结构的连拱隧道施工工序较多，成本也更高。无中导连拱隧道是一种较新颖的连拱隧道结构形式，采用单洞各自施工的形式，不开挖中导洞，该施工方式的设计与传统连拱隧道设计相比并未考虑共用中墙，而是直接将后行洞的钢拱架搭接于先行洞初支的钢拱架上进行喷砼。无中导连拱隧道施工工序较少，降低了施工成本，拥有广阔的应用前景。
[0003]但由于没有开挖中导洞，且后行洞的钢拱架直接搭接于先行洞的钢拱架上，现有技术存在无中导连拱隧道的初期支护结构稳定性相对更差，由于后行洞开挖施工造成的围岩应力变化，产生偏压效应，以及后行洞爆破施工产生的震动效应，初期支护结构容易发生较大变形，造成先行洞二次衬砌结构的开裂。此外，这种初期支护结构抗震效果较差且隧道初期支护中所采用喷射混凝土工艺存在初支内部空洞问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种无中导连拱隧道初期支护结构及其施工方法，以解决现有技术中初期支护结构存在的整体性和抗变形能力差、抗震效果较差和初期支护内部空洞的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种无中导连拱隧道初期支护结构及其施工方法，所述无中导连拱隧道初期支护结构包括：先行洞支护结构1和后行洞支护结构2，所述先行洞支护结构1沿隧道轴向依次设置有多个第一型钢拱架单元11，所述第一型钢拱架单元11包括两榀交叉设置的第一型钢拱架，所述第一型钢拱架包括沿隧道环向并由先行洞隧道外侧至内侧依次连接的第一节段111、第二节段112、拱顶节段113、第三节段114、第四节段115和第五节段117，在第一型钢拱架底部还设置有仰拱节段116，所述两榀交叉设置的第一型钢拱架在拱顶节段113最高点和仰拱节段116最低点的位置设置有交叉节点，并分别由交叉节点向下和向上拱架逐渐张开，至拱脚处达到最大张开距离，所述拱顶节段113和仰拱节段116为同一个第一型钢拱架单元11中两榀交叉设置的第一型钢拱架的公用节段，所述仰拱节段116两端分别与第一节段111和第五节段117连接；
[0006]所述后行洞支护结构2沿隧道轴向依次设置有多个第二型钢拱架单元12，所述第二型钢拱架单元12包括两榀交叉设置的第二型钢拱架，所述第二型钢拱架包括沿隧道环向由后行洞隧道外侧至内侧包括依次连接的第一节段111、第二节段112、拱顶节段113、第三节段114和第四节段115，在第二型钢拱架底部还设置有仰拱节段116，所述两榀交叉设置的第二型钢拱架在拱顶节段113最高点和仰拱节段116最低点的位置设置有交叉节点，并分别
由交叉节点向下和向上拱架逐渐张开，至拱脚处达到最大张开距离；所述拱顶节段113和仰拱节段116为同一个第二型钢拱架单元12中两榀型钢拱架公用节段，仰拱节段116两端分别与第一节段111和第五节段117连接；所述第五节段117设置有两根型钢，第五节段117为第一型钢拱架单元11和第二型钢拱架单元12型钢拱架的公用节段。
[0007]所述先行洞支护结构1中的第一型钢拱架单元11与后行洞支护结构2中的第二型钢拱架单元12分别交错连接，第一型钢拱架单元11的两榀型钢拱架分别与相邻的两个第二型钢拱架单元12中最近的一榀型钢拱架相连接；
[0008]在第一型钢拱架单元11的相邻型钢拱架之间和第二型钢拱架单元12相邻的型钢拱架之间均分别设置有导管装置3，所述导管装置3包括多个横向导管31和多个纵向导管32，所述横向导管31沿隧道轴向设置在型钢腹板两侧，横向导管31穿过型钢拱架腹板并与型钢腹板固定连接；所述纵向导管32沿隧道径向并呈放射状设置，所述纵向导管32一端与横向导管31固定连接，另一端呈圆锥形并插入围岩内部；所述横向导管31和纵向导管32上设置有多个注浆孔34。
[0009]在一种具体的实施方式中，所述横向导管31与型钢腹板连接处设置有限位板36，所述纵向导管32与横向导管31连接处设置有固定支座35，所述横向导管31穿过固定支座35一端并与固定支座35固定连接，所述纵向导管32穿过固定支座35另一端并固定在固定支座35上。
[0010]在一种具体的实施方式中，所述导管装置3还包括螺纹套筒33，所述横向导管31两端均设置有与螺纹套筒33匹配的螺纹，各个横向导管31之间通过螺纹套筒33连接在一起。
[0011]在一种具体的实施方式中，所述横向导管31的外径为32～45mm，壁厚为6～12mm；所述纵向导管32外径为25～35mm，壁厚为2～5mm。
[0012]在一种具体的实施方式中，所述仰拱节段116分别与第一节段111和第五节段117连接处均采用第一接头6，其余各节段相互连接处均采用第二接头5；所述第一接头6中仰拱节段116的型钢断面的一半向前延伸，并沿腹板边缘设置对应形状连接板，第一节段111和第五节段117型钢翼缘的对应位置向内凹陷，凹陷的形状尺寸与仰拱节段116的型钢延伸部位相匹配，凹陷部位沿腹板边缘设置连接板，第一接头6处的连接板采用接头螺栓118连接；所有第二接头5包括Z字型接头断面，所述Z字型接头断面的两个内角均为直角，沿断面型钢腹板边缘设置连接板，第二接头5处的连接板采用接头螺栓118连接。
[0013]在一种具体的实施方式中，所述拱顶节段113和仰拱节段116为一体铸造成型的结构。
[0014]在一种具体的实施方式中，分别在第一型钢拱架单元11和第二型钢拱架单元12的型钢腹板之间沿隧道轴向还设置有减震装置4，所述减震装置4和横向导管31交替设置，所述减震装置4包括壳体42和设置在壳体42两侧的支撑杆47，所述支撑杆47一端与壳体42连接，另一端与型钢腹板连接，所述壳体42和两侧支撑杆47之间形成密封腔体，所述密封腔体内还设置有与壳体42紧密接触且能水平滑动的隔板43，所述隔板43上设置有若干个流通孔46，在隔板43两端与支撑杆47之间还设置有弹簧44，所述密封腔体内填充有粘滞液41。
[0015]在一种具体的实施方式中，所述支撑杆47在与型钢腹板连接的一端设置有连接板45，所述连接板45通过螺栓与型钢腹板连接，所述支撑杆47为圆管。
[0016]所述无中导连拱隧道初期支护结构的施工方法包括：
[0017]第一步、首先开挖先行洞上台阶，先行洞上台阶开挖完成后先安装拱顶节段113和第三节段114，再在相邻型钢拱架之间安装横向导管31，根据横向导管31上需要设置纵向导管32位置的围岩上打孔，将纵向导管32插入围岩并用固定，通过纵向导管31向围岩注浆，对安装完成部分喷射混凝土；
[0018]第二步，开挖先行洞中台阶，先行洞两侧分别安装第二节段112和第四节段115，第二节段112上端与拱顶节段113下端连接，第四节段115上端与第三节段114下端连接；在相邻型钢拱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无中导连拱隧道初期支护结构，包括先行洞支护结构(1)和后行洞支护结构(2)，其特征在于：所述先行洞支护结构(1)沿隧道轴向依次设置有多个第一型钢拱架单元(11)，所述第一型钢拱架单元(11)包括两榀交叉设置的第一型钢拱架，所述第一型钢拱架包括沿隧道环向并由先行洞隧道外侧至内侧依次连接的第一节段(111)、第二节段(112)、拱顶节段(113)、第三节段(114)、第四节段(115)和第五节段(117)，在第一型钢拱架底部还设置有仰拱节段(116)，所述两榀交叉设置的第一型钢拱架在拱顶节段(113)最高点和仰拱节段(116)最低点的位置设置有交叉节点，并分别由交叉节点向下和向上拱架逐渐张开，至拱脚处达到最大张开距离，所述拱顶节段(113)和仰拱节段(116)为同一个第一型钢拱架单元(11)中两榀交叉设置的第一型钢拱架的公用节段，所述仰拱节段(116)两端分别与第一节段(111)和第五节段(117)连接；所述后行洞支护结构(2)沿隧道轴向依次设置有多个第二型钢拱架单元(12)，所述第二型钢拱架单元(12)包括两榀交叉设置的第二型钢拱架，所述第二型钢拱架包括沿隧道环向由后行洞隧道外侧至内侧包括依次连接的第一节段(111)、第二节段(112)、拱顶节段(113)、第三节段(114)和第四节段(115)，在第二型钢拱架底部还设置有仰拱节段(116)，所述两榀交叉设置的第二型钢拱架在拱顶节段(113)最高点和仰拱节段(116)最低点的位置设置有交叉节点，并分别由交叉节点向下和向上拱架逐渐张开，至拱脚处达到最大张开距离；所述拱顶节段(113)和仰拱节段(116)为同一个第二型钢拱架单元(12)中两榀型钢拱架公用节段，仰拱节段(116)两端分别与第一节段(111)和第五节段(117)连接；所述第五节段(117)设置有两根型钢，第五节段(117)为第一型钢拱架单元(11)和第二型钢拱架单元(12)型钢拱架的公用节段。所述先行洞支护结构(1)中的第一型钢拱架单元(11)与后行洞支护结构(2)中的第二型钢拱架单元(12)分别交错连接，第一型钢拱架单元(11)的两榀型钢拱架分别与相邻的两个第二型钢拱架单元(12)中最近的一榀型钢拱架相连接；在第一型钢拱架单元(11)的相邻型钢拱架之间和第二型钢拱架单元(12)相邻的型钢拱架之间均分别设置有导管装置(3)，所述导管装置(3)包括多个横向导管(31)和多个纵向导管(32)，所述横向导管(31)沿隧道轴向设置在型钢腹板两侧，横向导管(31)穿过型钢拱架腹板并与型钢腹板固定连接；所述纵向导管(32)沿隧道径向并呈放射状设置，所述纵向导管(32)一端与横向导管(31)固定连接，另一端呈圆锥形并插入围岩内部；所述横向导管(31)和纵向导管(32)上设置有多个注浆孔(34)。2.根据权利要求1所述的无中导连拱隧道初期支护结构，其特征在于：所述横向导管(31)与型钢腹板连接处设置有限位板(36)，所述纵向导管(32)与横向导管(31)连接处设置有固定支座(35)，所述横向导管(31)穿过固定支座(35)一端并与固定支座(35)固定连接，所述纵向导管(32)穿过固定支座(35)另一端并固定在固定支座(35)上。3.根据权利要求1所述的无中导连拱隧道初期支护结构，其特征在于：所述导管装置(3)还包括螺纹套筒(33)，所述横向导管(31)两端均设置有与螺纹套筒(33)匹配的螺纹，各个横向导管(31)之间通过螺纹套筒(33)连接在一起。4.根据权利要求1所述的无中导连拱隧道初期支护结构，其特征在于：所述横向导管(31)的外径为32～45mm，壁厚为6～12mm；所述纵向导管(32)外径为25～35mm，壁厚为2～
5mm。5.根据权利要求1所述的无中导连拱隧道初期支护结构，其特征在于：所述仰拱节段(116)分别与第一节段(111)和第五节段(117)连接处均采用第一接头(6)，其余各节段相互连接处均采用第二接头(5)；所述第一接头(6)中仰拱节段(116)的型钢断面的一半向前延伸，并沿腹板边缘设置对应形状连接板，第一节段(111)和第五节段(117)型钢翼缘的对应位置向内凹陷，凹陷的形状尺寸与仰拱节段(116)的型钢延伸部位相匹配，凹陷部位沿腹板边缘设置连接板，第一接头(6)处的连接板采用接头螺栓(118)连接；所有第二接头(5)包括Z字型接头断面，所述Z字型接头断面的两个内角均为直角，沿断面型钢腹板边缘设置连接板，第二接头(5)处的连接板采用接头螺栓(118)连接。6.根据权利要求1所述的无中导连拱隧道初期支护结构，其特征在于：所述拱顶节段(113)和仰拱节段...

【专利技术属性】
技术研发人员：林宇亮，熊锦江，邢浩，郭冬冬，李瀚，
申请(专利权)人：中铁七局集团第四工程有限公司，
类型：发明
国别省市：