一种软弱地质条件下隧道中台阶拱脚加固装置[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 205154189 U (45)授权公告日 2016.04.13

(21)申请号 201520955751.9(22)申请日 2015.11.26

(73)专利权人朱正国

地址050091 河北省石家庄市友谊南大街

258号(72)发明人朱正国 王道远 朱永全 袁金秀

孙星亮 李文江 孙明磊 李新志曹会芹 张畅飞 何林暄(74)专利代理机构石家庄新世纪专利商标事务

所有限公司 13100

代理人徐瑞丰 董金国(51)Int.Cl.

E21D 11/18(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图2页

(54)实用新型名称

一种软弱地质条件下隧道中台阶拱脚加固装置(57)摘要

本实用新型公开了一种软弱地质条件下隧道中台阶拱脚加固装置，其属于山岭隧道施工技术领域，其包括在隧道内用于支撑的钢拱架、分别设置在所述钢拱架左、右两侧的扩大拱脚加固装置以及纵梁；所述扩大拱脚加固装置的高度均位于隧道内上、下台阶开挖线处；所述纵梁沿隧道开挖掘进方向支撑于各扩大拱脚加固装置底部；所述扩大拱脚加固装置包括支撑板和斜撑板；所述支撑板固定在钢拱架拱起的外侧面上，所述斜撑板的两端分别与所述钢拱架拱起的外侧面和支撑板固定，所述斜撑板、支撑板和所述钢拱架拱起的外侧面构成三角形结构。本实用新型的有益效果是避免了钢拱架由于拱脚围岩软弱而产生过大变形和突沉问题。

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权　利　要　求　书

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1.一种软弱地质条件下隧道中台阶拱脚加固装置，其特征在于：其包括在隧道内用于支撑的钢拱架（3）、分别设置在所述钢拱架（3）左、右两侧的扩大拱脚加固装置（4）以及纵梁（9）；所述扩大拱脚加固装置（4）的高度均位于隧道内上、下台阶开挖线（16）处；所述纵梁（9）沿隧道开挖掘进方向支撑于各扩大拱脚加固装置（4）底部；所述扩大拱脚加固装置（4）包括支撑板（13）和斜撑板（12）；所述支撑板（13）固定在钢拱架（3）拱起的外侧面上，所述斜撑板（12）的两端分别与所述钢拱架（3）拱起的外侧面和支撑板（13）固定，所述斜撑板（12）、支撑板（13）和所述钢拱架（3）拱起的外侧面构成三角形结构。

2.根据权利要求1所述的一种软弱地质条件下隧道中台阶拱脚加固装置，其特征在于：其还包括设置在所述扩大拱脚加固装置（4）下方拱脚处的锁脚锚杆（11），所述锁脚锚杆（11）打设锚入隧道内软弱地质层中。

3.根据权利要求1所述的一种软弱地质条件下隧道中台阶拱脚加固装置，其特征在于：所述扩大拱脚加固装置（4）还包括连接垫板（10），所述连接垫板（10）固定于所述斜撑板（12）和所述钢拱架（3）的连接面之间。

4.根据权利要求3所述的一种软弱地质条件下隧道中台阶拱脚加固装置，其特征在于：所述斜撑板（12）为18型工字型钢板，所述支撑板（13）为钢板，所述斜撑板（12）和支撑板（13）与所述钢拱架（3）拱起的外侧面焊接构成三角形结构。

5.根据权利要求4所述的一种软弱地质条件下隧道中台阶拱脚加固装置，其特征在于：所述连接垫板（10）为钢板，所述连接垫板（10）的两面分别与斜撑板（12）和所述钢拱架（3）拱起的外侧面焊接。

6.根据权利要求1所述的一种软弱地质条件下隧道中台阶拱脚加固装置，其特征在于：所述纵梁（9）为20a型槽钢纵梁，所述纵梁（9）沿隧道掘进方向贯穿设置，所述纵梁（9）位于支撑板（13）下方。

7.根据权利要求2所述的一种软弱地质条件下隧道中台阶拱脚加固装置，其特征在于：所述锁脚锚杆（11）的数量为2根，2根所述锁脚锚杆（11）在竖直方向的夹角a的范围为0~20度。

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一种软弱地质条件下隧道中台阶拱脚加固装置

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技术领域

[0001]本实用新型涉及加固山岭隧道软弱围岩钢架支撑，具体涉及一种软弱地质条件下隧道中台阶拱脚加固装置，属于山岭隧道施工技术领域。背景技术

[0002]软弱围岩一般包括软弱、破碎、富水等不良地质条件下的围岩，但不包括岩溶、瓦斯等特殊围岩。近年来，随着我国基础设施建设的不断发展，长大隧道不断涌现,软弱围岩隧道大变形控制问题日益突出。主要表现为：变形侵限、喷层脱落掉块、支护开裂、钢架扭曲、拱脚失稳、底板隆起，甚至局部地段发生坊塌或二衬开裂现象，不仅严重影响了施工安全和施工质量，同时也对建设工期和投资造成不利影响。实用新型内容

[0003]本实用新型所要解决的技术问题是提供了一种施工简便、安全有效的软弱地质条件下隧道中台阶拱脚加固装置，本装置避免了钢拱架由于拱脚围岩软弱而产生过大变形和突沉问题。

[0004]本实用新型所采用的技术方案如下：

[0005]本实用新型包括在隧道内用于支撑的钢拱架、分别设置在所述钢拱架左、右两侧的扩大拱脚加固装置以及纵梁；所述扩大拱脚加固装置的高度均位于隧道内上、下台阶开挖线处；所述纵梁沿隧道开挖掘进方向支撑于各扩大拱脚加固装置底部；所述扩大拱脚加固装置包括支撑板和斜撑板；所述支撑板固定在钢拱架拱起的外侧面上，所述斜撑板的两端分别与所述钢拱架拱起的外侧面和支撑板固定，所述斜撑板、支撑板和所述钢拱架拱起的外侧面构成三角形结构。[0006]进一步的，本实用新型还包括设置在所述扩大拱脚加固装置下方拱脚处的锁脚锚杆，所述锁脚锚杆打设锚入隧道内软弱地质层中。[0007]进一步的，所述扩大拱脚加固装置还包括连接垫板，所述连接垫板固定于所述斜撑板和所述钢拱架的连接面之间。[0008]进一步的，所述斜撑板为18型工字型钢板，所述支撑板为钢板，所述斜撑板和支撑板与所述钢拱架拱起的外侧面焊接构成三角形结构。[0009]进一步的，所述连接垫板为钢板，所述连接垫板的两面分别与斜撑板和所述钢拱架拱起的外侧面焊接。[0010]进一步的，所述纵梁为20a型槽钢纵梁，所述纵梁沿隧道掘进方向贯穿设置，所述纵梁位于支撑板下方。[0011]进一步的，所述锁脚锚杆的数量为2根，2根所述锁脚锚杆在竖直方向的夹角a的范围为0~20度。

[0012]本实用新型的有益效果如下：针对软弱地质条件下，在隧道中台阶拱脚进行加固，采用在钢拱架两侧设置扩大拱脚加固装置，且其高度设置在位于隧道内上、下台阶开挖线

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处，以控制显著的变形量，使围岩在适度变形范围内，能够有效避免因围岩软弱而造成的钢拱架下沉过大，进而引发隧道顶部坍塌事故的问题，减少了安全隐患，避免了人员伤亡和设备损坏。

附图说明

[0013]图1为本实用新型的在隧道内的安装状态示意图。[0014]图2为本实用新型的结构图。[0015]其中，1超前支护大管棚、2锚杆、3钢拱架、4扩大拱脚加固装置、5锚喷支护、6仰拱、7防水板、8衬砌、9纵梁、10连接垫板、11锁脚锚杆、12斜撑板、13支撑板、14上台阶部分、15下台阶部分、16上、下台阶开挖线。具体实施方式

[0016]下面结合附图12和实施例对本实用新型做进一步的描述。

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[0017]参见图1、图2，本实施例包括在隧道内用于支撑的钢拱架3、分别设置在所述钢拱架3左、右两侧的扩大拱脚加固装置4以及纵梁9；所述扩大拱脚加固装置4的高度均位于隧道内上、下台阶开挖线16处；所述纵梁9沿隧道开挖掘进方向支撑于各扩大拱脚加固装置4底部；所述扩大拱脚加固装置4包括支撑板13和斜撑板12；所述支撑板13固定在钢拱架3拱起的外侧面上，所述斜撑板12的两端分别与所述钢拱架3拱起的外侧面和支撑板13固定，所述斜撑板12、支撑板13和所述钢拱架3拱起的外侧面构成三角形结构。[0018]进一步的，本实用新型还包括设置在所述扩大拱脚加固装置4下方拱脚处的锁脚锚杆11，所述锁脚锚杆11打设锚入隧道内软弱地质层中。[0019]进一步的，所述扩大拱脚加固装置4还包括连接垫板10，所述连接垫板10固定于所述斜撑板12和所述钢拱架3的连接面之间。[0020]进一步的，所述斜撑板12为18型工字型钢板，所述支撑板13为钢板，所述斜撑板12和支撑板13与所述钢拱架3拱起的外侧面焊接构成三角形结构。[0021]进一步的，所述连接垫板10为钢板，所述连接垫板10的两面分别与斜撑板12和所述钢拱架3拱起的外侧面焊接。[0022]进一步的，所述纵梁9为20a型槽钢纵梁，所述纵梁9沿隧道掘进方向贯穿设置，所述纵梁9位于支撑板13下方。[0023]进一步的，所述锁脚锚杆11的数量为2根，2根所述锁脚锚杆11在竖直方向的夹角a为20度；或者2根所述锁脚锚杆11在竖直方向无夹角，即水平设置；或者2根所述锁脚锚杆11在竖直方向的夹角a为10度。[0024]进一步的，所述锁脚锚杆11为中空锁脚锚杆。[0025]如图1所示，本实施例的布设位置和布设时间如下：隧道采用台阶法开挖，在开挖

在所述超前支护大管棚1的保护下开挖上台阶14，同时打设锚前先施做超前支护大管棚1，

杆2，架设钢拱架3。至此，为了防止由于开挖跨度过大或钢拱架3过度下沉，进而引起隧道拱顶坍塌失稳定，在上台阶14和下台阶15之间的位置处即上、下台阶开挖线16，故在所述上、下台阶开挖线16两侧分别设置扩大拱脚加固装置4，以期稳定拱脚，最终稳定钢拱架3。然后，完成上台阶14的锚喷支护5的施工，即初期支护。之后，开挖下台阶15，施作下台阶15的

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锚喷支护5及仰拱6，待整环开挖、锚喷支护5完毕后，施作防水板7和衬砌8。[0026]进一步的，所述扩大拱脚加固装置4包括与钢拱架3焊接的18型工字型钢材质的斜撑板12，所述钢拱架3与斜撑板12焊接处增设24×30×1.6cm的钢材质的连接垫板10；所述20a型槽钢纵梁与斜撑板12焊接，连接部位增设24×30×1.6cm的钢材质的支撑板13，连接方式为焊接，同时支撑板13与锚喷支护5中的钢拱架3焊接。在扩大拱脚加固装置4的底部加设2根锁脚锚杆11，所述锁脚锚杆11的直径根据现场施工情况而定，2根锁脚锚杆11的夹角为20度。

[0027]当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对上述实施例的变化、变型等都将落在本实用新型权利要求的范围内。

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图1

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说　明　书　附　图

图2

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