一種內設鋼管鋼架的隧道初期支護構造
【專利摘要】一種內設鋼管鋼架的隧道初期支護構造，以有效改善初期支護受力性能，避免鋼架發生屈曲失穩，保證初期支護結構強度充分發揮。包括覆蓋洞周圍巖的噴射混凝土層，以及沿隧道開挖方向間隔埋設于噴射混凝土層內的鋼架，其特征是：所述鋼架為橫截面呈圓形的鋼管鋼架，鋼管鋼架由對接的左側邊墻段、拱頂段和右側邊墻段構成，或者由對接的左側邊墻段、拱頂段、右側邊墻段和仰拱段構成，所述鋼管鋼架左側邊墻段、右側邊墻段、仰拱段于鋼管鋼架內灌注混凝土。
【專利說明】
一種內設鋼管鋼架的隧道初期支護構造
技術領域
[0001]本實用新型涉及隧道，特別涉及一種隧道初期支護構造。【背景技術】
[0002]目前，暗挖隧道基本上均按新奧法原理施工，采用復合式襯砌支護，包括初期支護和二次襯砌。其中，初期支護和圍巖共同組成的支護系統是主要承載結構，二次襯砌主要作為安全儲備。
[0003]初期支護主要由噴射混凝土層、錨桿以及鋼筋網片聯合支護組成(簡稱噴錨支護)，當隧道通過不良地質段以及軟弱破碎帶時，一般會采取在噴混凝土中設置工字鋼、H型鋼等輔助措施。
[0004]近年來，對六沾、蘭渝、成蘭、云桂、長昆等鐵路調研發現，對于部分通過軟弱破碎圍巖、斷層破碎帶、軟巖高地應力地段的隧道，初期支護中型鋼鋼架經常發生屈曲失穩而導致初期支護破壞。究其原因，由于型鋼鋼架為工字形或H形，其截面在X方向和Y方向抗彎剛度相差較大，再由于難以保證工字鋼或H型鋼在靠隧道側翼緣與腹板連接處噴射混凝土密實，造成噴混凝土對鋼架的握裹力不能有效發揮。因此在高地應力地段，特別是當初期支護噴混凝土開裂后，對鋼架的約束能力減弱，由于截面抗彎剛度不對稱，由于平面外失穩而導致鋼架發生屈曲。【實用新型內容】
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種內設鋼管鋼架的隧道初期支護構造， 以有效改善初期支護受力性能，避免鋼架發生屈曲失穩，保證初期支護結構強度充分發揮。
[0006]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案如下:
[0007]本實用新型的一種內設鋼管鋼架的隧道初期支護構造，包括覆蓋洞周圍巖的噴射混凝土層，以及沿隧道開挖方向間隔埋設于噴射混凝土層內的鋼架，其特征是:所述鋼架為橫截面呈圓形的鋼管鋼架，鋼管鋼架由對接的左側邊墻段、拱頂段和右側邊墻段構成，或者由對接的左側邊墻段、拱頂段、右側邊墻段和仰拱段構成，所述鋼管鋼架左側邊墻段、右側邊墻段、仰拱段于鋼管鋼架內灌注混凝土。
[0008]本實用新型的有益效果是，鋼管鋼架截面抗彎剛度對稱，不會發生平面外失穩，同時消除傳統初期支護中工字鋼架或H型鋼架與噴射混凝土有死角不密實的問題，保證噴混凝土對鋼架的有效握裹，充分發揮鋼管噴射混凝土的結構強度；由于隧道周邊受力不一致， 根據支護結構受力情況，對受力較大的位置，可先于鋼管鋼架內灌注混凝土，增大截面抗彎剛度及強度，從而實現匹配圍巖壓力的“不均衡”支護結構。【附圖說明】
[0009]本說明書包括如下五幅附圖:
[0010]圖1是本實用新型一種內設鋼管鋼架的隧道初期支護構造的立面布置圖；
[0011]圖2沿圖1中1-1線的剖面圖；
[0012]圖3是本實用新型一種內設鋼管鋼架的隧道初期支護構造中鋼管鋼架的橫斷面示意圖；
[0013]圖4是本實用新型一種內設鋼管鋼架的隧道初期支護構造的橫斷面示意圖；
[0014]圖5是本實用新型一種內設鋼管鋼架的隧道初期支護構造的橫斷面示意圖；
[0015]圖中示出構件、部位名稱及所對應標記:洞周圍巖10;噴射混凝土 20、初噴混凝土層20a、復噴混凝土層20b;鋼管鋼架30;混凝土 31、拱頂段32、左側邊墻段33、右側邊墻段34、 仰拱段35;預留變形縫40、二次襯砌50。【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0017]參照圖1和圖2,本實用新型的一種內設鋼管鋼架的隧道初期支護構造，包括覆蓋洞周圍巖10的噴射混凝土層20,以及沿隧道開挖方向間隔埋設于噴射混凝土層20內的鋼架。參照圖3,所述鋼架為橫截面呈圓形的鋼管鋼架30。參照圖4,所述鋼管鋼架30由對接的左側邊墻段33、拱頂段32和右側邊墻段34構成，左側邊墻段33和右側邊墻段34內灌注填充混凝土 31。參照圖5,所述鋼管鋼架30由對接的左側邊墻段33、拱頂段32和、右側邊墻段34和仰拱段35構成，左側邊墻段33、右側邊墻段34級仰拱段35內灌注填充混凝土 31。即根據支護結構受力情況，對受壓較大的位置，可先于鋼管鋼架內灌注混凝土，增大截面抗壓強度，從而實現匹配圍巖壓力的“不均衡”支護結構。[〇〇18] 參照圖2,所述噴射混凝土層20由初噴混凝土層20a、和復噴混凝土層20b復合構成，初噴混凝土層20a覆蓋洞周圍巖10,復噴混凝土層20b覆蓋鋼管鋼架30。初噴混凝土層 20a的厚度根據初期支護強度要求一般不小于4cm，架立鋼管鋼架30后，復噴混凝土層20b。
[0019]參照圖1及圖2,本實用新型的一種內設鋼管鋼架的隧道初期支護構造與傳統的初期支護噴射混凝土中埋設工字型鋼架或H型鋼架的支護結構相比較有如下實質性區別:
[0020]1、由于鋼管鋼架30截面為圓形，截面抗彎剛度對稱，不會發生平面外失穩，提高了初期支護結構的整體穩定性；[〇〇21]2、鋼管鋼架30消除傳統初期支護中工字鋼或H型鋼與噴射混凝土有死角不密實的問題，保證噴混凝土對鋼管鋼架的有效握裹，充分發揮鋼管鋼架噴射混凝土的結構強度。
[0022]3、可根據隧道周邊圍巖壓力情況，如果需要增加某段支護的抗壓強度和剛度，可以通過在鋼管鋼架30內灌注混凝土而方便地實現，避免了傳統上依靠不斷增加工字鋼架或 H型鋼架高度的做法。
[0023]參照圖4,隧道開挖后，以拱墻范圍初期支護內設置鋼管鋼架為例，拱頂段32鋼管鋼架30內不灌注混凝土，與傳統工字型或H型鋼支護相比，可減小支護結構自己重力，減小結構內力。而對左側邊墻段33、右側邊墻段34的鋼管鋼架30在安裝之前先灌注混凝土，增大支護結構截面剛度及強度，增加支護結構抗壓能力，減小偏心距，從而大大改善初期支護結構受力性能。
[0024]參照圖5,隧道開挖后，以全環初期支護內設置鋼管鋼架為例，拱頂段32鋼管鋼架 30內不灌注混凝土，與傳統工字型或H型鋼支護相比，可減小支護結構自己重力，減小結構內力。而對左側邊墻段33、右側邊墻段34及仰拱段35的鋼管鋼架30在安裝之前先灌注混凝土，增大支護結構截面剛度及強度，增加支護結構抗壓能力，減小偏心距，從而大大改善初期支護結構受力性能。
[0025]以上所述只是用圖解說明本實用新型一種內設鋼管鋼架的隧道初期支護構造的一些原理，并非是要將本實用新型局限在所示和所述的具體結構和適用范圍內，故凡是所有可能被利用的相應修改以及等同物，均屬于本實用新型所申請的專利范圍。
【主權項】
1.一種內設鋼管鋼架的隧道初期支護構造，包括覆蓋洞周圍巖(10)的噴射混凝土層 (20)，以及沿隧道開挖方向間隔埋設于噴射混凝土層(20)內的鋼架，其特征是:所述鋼架為 橫截面呈圓形的鋼管鋼架(30)，該鋼管鋼架(30)由對接的左側邊墻段(33)、拱頂段(32)和 右側邊墻段(34)構成，或者由對接的左側邊墻段(33)、拱頂段(32)、右側邊墻段(34)和仰拱 段(35)構成，所述左側邊墻段(33)、右側邊墻段(34)和仰拱段(35)內灌注填充混凝土(31)。2.如權利要求1所述的一種內設鋼管鋼架的隧道初期支護構造，其特征是:所述噴射混 凝土層(20)由初噴混凝土層(20a)和復噴混凝土層(20b)復合構成，初噴混凝土層(20a)覆 蓋洞周圍巖(1 〇 )，復噴混凝土層(20b)覆蓋鋼管鋼架(30)。
【文檔編號】E21D11/18GK205714226SQ201620560037
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月12日
【發明人】卿偉宸, 黃華, 張磊, 孟祥磊, 曾宏飛, 鐘昌桂, 鄭偉, 李澤龍, 張慧玲, 王芳, 邸成, 鄭尚峰
【申請人】中鐵二院工程集團有限責任公司