軟巖隧道大變形控制初期支護中鋼拱架縱向連接結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利說明】
一、技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及軟巖大變形隧道初期支護中鋼拱架縱向連接結(jié)構(gòu)，是對現(xiàn)有鋼拱架縱向連接結(jié)構(gòu)的改進。
二、【背景技術(shù)】
[0002]隧道開挖后，通常在開挖坑道巖壁表面掛網(wǎng)、噴混凝土等形成初期支護，同時對于IV、V、VI級圍巖為了增強初期支護的早期剛度，還在初期支護中架立鋼拱架來控制圍巖有害變形，相鄰兩榀鋼拱架之間通過縱向連接鋼筋來連接，形成整體環(huán)形封閉結(jié)構(gòu)的連接構(gòu)件，其主要作用是盡可能地限制鋼拱架的剛體位移，使其盡早承擔(dān)圍巖變形引起的壓力，保證隧道初期的穩(wěn)定性。
[0003]軟巖大變形隧道中影響初期支護穩(wěn)定性的不僅是圍巖的豎向壓力和橫向側(cè)向壓力，掌子面前方圍巖的變形導(dǎo)致的圍巖斜向洞內(nèi)的縱向涌入對初期支護的穩(wěn)定性起著非常大的影響，而作為初期支護中骨架的鋼拱架是否受力穩(wěn)定則是至關(guān)重要的。在初期支護主要承受豎向壓力和橫向側(cè)向壓力的情況下，只要保證單個鋼拱架本身在豎向和橫向的穩(wěn)定性就可以滿足受力要求，但是對于軟巖大變形隧道，掌子面前方圍巖的斜向洞內(nèi)的縱向涌入，不僅要求初期支護要有足夠的豎向和橫向的穩(wěn)定性，同時還要求有較高的縱向穩(wěn)定性。若初期支護的縱向穩(wěn)定性不足，作為初期支護中骨架的鋼拱架受力聚變，掌子面前上方圍巖的縱向涌入可能會造成鋼拱架的扭曲，而鋼拱架縱向連接筋的性能會影響初期支護中鋼拱架的整體穩(wěn)定性，縱向連接筋的受力特性不同，對鋼拱架抗扭性能的影響就有較大的差異。因此，采用抗扭性能較大的縱向連接結(jié)構(gòu)在軟巖大變形隧道中是很有必要的。
[0004]傳統(tǒng)的連接筋是用Φ22或Φ25的螺紋鋼筋將相鄰兩榀鋼拱架進行牢固的焊接，環(huán)向間距一般為lm，這種情況下連接筋雖然能夠提供一定的約束力，但是在軟巖大變形隧道中Φ22或Φ25的縱向連接鋼筋對相鄰兩榀鋼拱架的約束能力就顯得有限，導(dǎo)致初期支護中混凝土和鋼拱架不能同步變形，鋼拱架抗扭性不能發(fā)揮最大作用。只靠現(xiàn)有的抗扭性是無法滿足隧道掌子面前上方圍巖的縱向涌入的。通過實踐證明，當(dāng)用14a號槽鋼代替Φ22或Φ25鋼筋時，不僅增大了焊接的有效面積，而且同時提高了初期支護中鋼拱架的整體抗扭性，因而鋼拱架的穩(wěn)定性有明顯的提高，確保了初期支護的安全。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型是提供一種新型的初期支護中鋼拱架縱向連接結(jié)構(gòu)，目的是改變以往連接筋的受力偏弱的狀態(tài)，提高鋼拱架的抗扭性能，從而增強初期支護對圍巖變形的約束能力，提高施工的安全性和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
[0006]實現(xiàn)本實用新型而采用的技術(shù)方案為:
[0007]軟巖隧道大變形控制初期支護中鋼拱架縱向連接結(jié)構(gòu)，包括鋼拱架(1)、鋼拱架
(2)、縱向連接槽鋼(3)，其特征在于:采用槽鋼(3)將鋼拱架⑴和鋼拱架(2)沿著環(huán)向相隔一定距離在縱向連接在一起。
[0008]縱向連接槽鋼(3)的兩端分別焊接在鋼拱架⑴和鋼拱架(2)的腹板和翼緣上。
[0009]與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相比較具有的優(yōu)勢:采用這種新型的軟巖隧道大變形控制初期支護中鋼拱架縱向連接結(jié)構(gòu)，增大了縱向連接構(gòu)件與鋼拱架腹板焊接的有效面積，提高了相鄰兩榀鋼拱架之間的縱向連接能力，增加了鋼拱架體系的抗扭能力和整體穩(wěn)定性，使隧道初期支護對圍巖變形的約束能力有了較大的提高。
四、【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型軟巖隧道大變形控制初期支護中鋼拱架縱向連接結(jié)構(gòu)的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是本實用新型軟巖隧道大變形控制初期支護中鋼拱架縱向連接結(jié)構(gòu)的平面局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。
五、【具體實施方式】
[0012]參見圖1和圖2，本實用新型是軟巖隧道大變形控制初期支護中鋼拱架縱向連接結(jié)構(gòu)，包括鋼拱架(I)、鋼拱架(2)、縱向連接槽鋼(3)，其特征在于:采用槽鋼(3)將鋼拱架(I)和鋼拱架⑵沿著環(huán)向相隔一定距離在縱向連接在一起，縱向連接槽鋼⑶的兩端分別焊接在鋼拱架(I)和鋼拱架(2)的腹板和翼緣上。
[0013]工作原理:通過采用槽鋼代替螺紋鋼筋進行初期支護中鋼拱架的縱向連接，增加了焊接有效面積，加強了鋼拱架的縱向連接，提高了初期支護中鋼拱架的整體抗扭能力，增加了鋼拱架的整體穩(wěn)定性，提高了隧道初期支護對圍巖變形的約束能力，有效的抑制了圍巖的變形。
【主權(quán)項】
1.軟巖隧道大變形控制初期支護中鋼拱架縱向連接結(jié)構(gòu)，包括鋼拱架(I)、鋼拱架(2)、縱向連接槽鋼(3)，其特征在于:采用槽鋼(3)將鋼拱架⑴和鋼拱架(2)沿著環(huán)向相隔一定距離在縱向連接在一起，縱向連接槽鋼(3)的兩端分別焊接在鋼拱架(I)和鋼拱架(2)的腹板和翼緣上。
【專利摘要】本實用新型涉及軟巖隧道大變形控制初期支護中鋼拱架縱向連接結(jié)構(gòu)，包括鋼拱架(1)、鋼拱架(2)、縱向連接槽鋼(3)，其特征在于：采用槽鋼(3)將鋼拱架(1)和鋼拱架(2)沿著環(huán)向相隔一定距離在縱向連接在一起，縱向連接槽鋼(3)的兩端分別焊接在鋼拱架(1)和鋼拱架(2)的腹板和翼緣上。采用這種結(jié)構(gòu)，提高了相鄰兩榀鋼拱架之間的連接能力，增加了初期支護中鋼拱架體系的抗扭能力和整體穩(wěn)定性，使隧道初期支護對圍巖變形的約束能力有了較大的提高。
【IPC分類】E21D11-18
【公開號】CN204419206
【申請?zhí)枴緾N201420779714
【發(fā)明人】邵志遠, 李寶成, 徐松, 范春宇, 劉雪冬, 李德武, 馬學(xué)寧
【申請人】中鐵二十二局哈爾濱鐵路建設(shè)集團有限責(zé)任公司, 蘭州交通大學(xué)
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2014年11月29日