隧道施工中的臨時支護結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明公開了一種隧道施工中的臨時支護結構，屬于隧道施工技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著隧道工程的不斷發展，大跨度隧道越來越多，大斷面隧道一次性開挖會造成工作面曝露時間過長，荷載釋放較快等問題而引起的圍巖不穩定，加大了隧道施工風險，因此隧道分塊開挖的思想逐漸盛行。在圍巖較差的地質條件下，越來越多的大跨隧道施工采用，分塊開挖+臨時支護的施工方法。臨時支護作為隧道開挖過程中，提高安全性的臨時性結構，對封閉圍巖，保護圍巖強度等的要求較低，只要能夠保證臨時支護的強度、剛度及整體性，就能夠發揮臨時支護功能；現有臨時支護方式通常采用由鋼拱架+縱向連接筋+鋼筋網構成的骨架噴施混凝土構成。這種臨時支護結構具有很高的強度、剛性，完全可以滿足安全生產的需要。但是，這種臨時支護結構也還存在以下缺陷:
[0003]I)由于臨時支護是由混凝土與鋼拱架+縱向連接筋+鋼筋網構成的骨架固結在一起形成，因此，施作工序復雜、周期長，特別是拆除的時候，操作非常麻煩，通常是采用風鎬逐層破拆，有時候甚至要動用大型沖擊設備進行破拆，才能有效拆除，一方面，拆除工序時間長、操作不便，對其他各工序的影響較大，嚴重影響施工進度；另一方面，利用大型沖擊設備進行破拆，稍不小心及會破壞初期支護，給施工帶來安全隱患。
[0004]2)由鋼拱架+縱向連接筋+鋼筋網構成的骨架噴施混凝土構成的支護結構，材料消耗量大，且不能夠循環利用，增加工程造價。
[0005]3)當有臨時仰拱存在或側壁導坑存在的情況下施工，由于臨時支護全噴施了混凝土、鋼拱架間沒有空隙，則掌子面渣土不能夠直接通過臨時支護結構輸送到臨時仰拱下或導坑內嚴重影響出渣效率，拖慢施工進度，給施工組織帶來很大的困難。
[0006]如何在保證安全的前提下，加快施工進度，節省工程造價，提高施工效率，是隨到施工亟待解決的問題。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于克服現有技術之不足而提供一種結構合理、組裝拆卸方便、使用成本低、材料可循環使用的隧道施工中的臨時支護結構。
[0008]本發明隧道施工中的臨時支護結構，所述臨時支護結構包括多個鋼拱架、縱向連接筋及加強筋，相鄰兩個鋼拱架之間焊接有縱向連接筋而構成臨時支護架，在所述臨時支護架的至少一個側面設有加強筋構成臨時支護結構。
[0009]本發明隧道施工中的臨時支護結構，所述加強筋為鋼板，沿臨時支護架的縱向與每一個鋼拱架實現焊接連接。
[0010]本發明隧道施工中的臨時支護結構，所述加強筋設置在所述臨時支護架的兩個側面。
[0011]本發明隧道施工中的臨時支護結構，所述加強筋數量為1-8條。
[0012]本發明隧道施工中的臨時支護結構，臨時支護架的形狀按隧道分塊開挖所形成的支護空間形狀確定。
[0013]本發明隧道施工中的臨時支護結構，兩個臨時支護架垂直交叉連接處采用角鋼連接固定，所述角鋼與兩個臨時支護架中的鋼拱架之間采用螺栓連接固定或焊接固定。
[0014]本發明的優點:
[0015]I)減少臨時支護材料的消耗，有利于材料的循環利用，最大限度的節約工程造價；
[0016]2)簡化施工工序，臨時支護一榀鋼拱架噴砼時間在30?40min，且噴射混凝土容易堵管，增加進入下一道工序的時間，在臨時支護拆除時，一榀鋼拱架噴砼鑿除的時間也在30min左右，因此，采用本發明臨時支護方法，在臨時支護施作及拆除中節約大量時間，有利于加快施工進度，提高施工效率，降低成本；
[0017]3)減輕了臨時支護自身重量，避免了由于臨時支護自重對支護效果、隧道結構帶來的不利影響。
[0018]4)施作簡單、靈活，可以根據具體的施工方法、地質條件等進行合理調整，且不同支護結構間的相互轉化也較容易實現。
【附圖說明】
[0019]附圖1為采用CRD法施工時，現有技術的臨時支護結構示意圖。
[0020]附圖2為采用CRD法施工時，本發明實施例1的臨時支護結構示意圖。
[0021]附圖3為采用CD法施工時，現有技術的臨時支護結構示意圖。
[0022]附圖4為采用CD法施工時，本發明實施例2的臨時支護結構示意圖。
[0023]附圖5為采用雙側壁導坑法法施工時，現有技術的臨時支護結構示意圖。
[0024]附圖6為采用雙側壁導坑法法施工時，本發明實施例3的臨時支護結構示意圖。
【具體實施方式】
[0025]實施例1
[0026]參見附圖2，采用CRD法施工，對開挖輪廓高約10m，寬約12m，隧道埋深約14m，圍巖級別為V級的隧道采用本發明的臨時支護結構，支護長度50m ；
[0027]本實施例中，所述臨時支護結構包括多個鋼拱架、縱向連接筋及加強筋，相鄰兩個鋼拱架之間焊接有縱向連接筋而構成臨時支護架，連接處采用角鋼連接固定，豎向的臨時支護架形成中隔壁，橫向的臨時支護架形成臨時仰拱，在臨時仰拱上搭設方木形成施工便道，供工人行走，材料運輸等；在所述臨時支護架的一個側面設有加強筋構成臨時支護結構；所述加強筋為鋼板并沿臨時支護架的縱向與每一個鋼拱架實現焊接或螺栓連接；所述加強筋數量為4條。
[0028]本實施例中，臨時支護架采用的鋼拱架為118工字鋼，間距為0.5m,相鄰兩鋼拱架間采用縱向連接筋連接，架設2?5榀鋼拱架后，沿臨時支護架縱向焊接或螺栓連接鋼板形成臨時支護結構。
[0029]施工中，對試驗段50m范圍內采用本發明提供的臨時支護結構，而非試驗段則采用傳統臨時支護的鋼拱架+縱向連接筋+鋼筋網+噴砼；在試驗段與非試驗段中的鋼拱架上裝設表面應變計，量測數據顯示試驗段與非試驗段鋼拱架所受應力大小無顯著差別，臨時仰拱處鋼拱架應力大小在10?15MPa，中隔壁處鋼拱架應力在20?30MPa，遠小于鋼拱架的屈服強度；
[0030]利用有限元軟件對采用本發明提供的臨時支護結構和傳統臨時支護結構的施工全過程進行三維數值模擬，數值計算結果規律同監控量測數據；
[0031]采用本發明提供的臨時支護結構的試驗段，實現安全快速貫通，地表沉降值控制在20mm以內，拱頂沉降值控制在30mm以內，水平收斂控制在13mm以內；滿足施工規范要求；
[0032]本實施例中，臨時支護結構的橫斷面由上、下中隔壁，左右臨時仰拱4部分構成，在施工過程中，每榀鋼拱架的安裝時間較非試驗段的傳統臨時支護的鋼拱架+縱向連接筋+鋼筋網+噴砼的安裝時間，可節省約0.6小時，由于間距為0.5m，因此，則該試驗段50m范圍共節省安裝時間約4*0.6*50/0.5 = 240小時；每榀鋼拱架的拆除時間較非試驗段的傳統臨時支護的鋼拱架+縱向連接筋+鋼筋網+噴砼的拆除時間，可節省約0.5小時，則該試驗段50m范圍共節省拆除時間約4*0.5*50/0.5 = 200小時；
[0033]臨時支護結構中臨時仰拱、中隔壁的長度分別取隧道開挖輪廓的寬度、高度，即每橫斷面鋼拱架長度約為10+12 = 22m，則該試驗段臨時支護結構中所用的鋼拱架總長約為22*50/0.5 = 2200m，重量約為2200*24.1 = 53020kg，以循環利用I次計算，該試驗段節省型鋼約為53020/2 = 26510kg ;而非試驗段的傳統臨時支護的鋼拱架+縱向連接筋+鋼筋網+噴砼結構，型鋼不能循環使用。此外，本試驗段還可以節省混凝土約為0.18*50*22 =198m3。
[0034]實施例2
[0035]參見附圖4，采用⑶法施工，對開挖輪廓高約11m，寬約12m，隧道埋深約18m，圍巖級別為V級的隧道采用本發明的臨時支護結構，支護長度50m ；
[0036]本實施例中，所述臨時支護結構包括多個鋼拱架、縱向連接筋及加強筋，相鄰兩個鋼拱架之間焊接有縱向連接筋而構成臨時支護架；在所述臨時支護架的一個側面設有加強筋構成臨時支護結構；所述加強筋為鋼板并沿臨時支護架的縱向與每一個鋼拱架實現焊接或