本發(fā)明涉及一種用于大斷面軟弱圍巖隧道施工的索拱聯(lián)合支護結(jié)構(gòu)及其施工方法，屬于一種大斷面軟弱圍巖隧道初期支護體系的隧道技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在大斷面軟弱圍巖隧道施工中，多采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、CRD法，將大斷面通過內(nèi)部支撐鋼架分劃成若干小塊，從而實現(xiàn)減跨，達到圍巖穩(wěn)定的目的。該類方法具有工藝繁瑣、工藝要求高、無法采用大型機械作業(yè)、施工速度慢、施工成本高、拆撐風(fēng)險大等特點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種用于大斷面軟弱圍巖隧道施工支護結(jié)構(gòu)及其施工方法，在大斷面軟弱圍巖隧道施工中，實現(xiàn)少分塊、少內(nèi)撐，采用大型機械施工，提高大斷面軟弱圍巖隧道施工效率，降低其施工成本，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種用于大斷面軟弱圍巖隧道施工支護結(jié)構(gòu)，包括鋼拱架，鋼拱架由多根弧形工字鋼沿著隧道方向間隔排列而成，工字鋼的凹槽朝向隧道方向，在相鄰工字鋼間設(shè)置有條形的錨墊板，錨墊板緊固貼合在工字鋼弧形內(nèi)側(cè)面，其內(nèi)側(cè)面設(shè)置有錨具，錨具上連接有預(yù)應(yīng)力錨索，預(yù)應(yīng)力錨索朝向工字鋼徑向外側(cè)伸入隧道側(cè)壁內(nèi)。

優(yōu)選的，上述錨墊板兩端通過焊接方式固定連接在工字鋼上，設(shè)置的錨墊板焊接后能夠?qū)摴凹苄纬梢粋€整體。

優(yōu)選的，上述錨墊板焊接工字鋼處設(shè)置有限位凹槽，限位凹槽為10-15cm。

優(yōu)選的，上述錨具采用夾片式錨具。

一種用于大斷面軟弱圍巖隧道施工支護結(jié)構(gòu)的施工方法，該方法為利用隧道既有導(dǎo)坑及成型的鋼拱架初期支護，在設(shè)置有臨時豎撐及臨時仰拱橫撐的位置施作預(yù)應(yīng)力錨索，利用錨索替換原有的臨時豎撐及橫撐，并根據(jù)隧道荷載的大小調(diào)整預(yù)應(yīng)力，滿足索替撐的要求，其具體實施步驟如下：

步驟一、在已成型的初期支護兩榀鋼拱架正中間位置，鉆孔安裝預(yù)應(yīng)力錨索，錨索設(shè)置錨固段及自由段，預(yù)應(yīng)力錨索位置采用梅花形布置，環(huán)向設(shè)置6根，拱頂2根，上下錯開1.5~2m，左右拱腰各2根，上下錯開1.5~2m；縱向根據(jù)拱架間距隔榀設(shè)置；

步驟二、在預(yù)應(yīng)力錨索對應(yīng)位置安裝錨墊板，錨墊板與鋼拱架之間采用焊接，并在錨墊板與鋼拱架焊接處設(shè)置有限位凹槽，鋼墊板的長度大于相鄰兩鋼拱架間距+兩鋼拱架寬度，其寬度以超出錨具10cm為宜，錨墊板對應(yīng)位置開設(shè)與錨索對應(yīng)圓孔，錨索能穿過墊板圓孔；

步驟三、安裝夾片式錨具，錨具安裝時與預(yù)應(yīng)力錨索保持同心同軸；

步驟四、采用穿心式千斤頂，對預(yù)應(yīng)力錨索進行張拉，張拉采用雙控，以應(yīng)力控制為主，預(yù)應(yīng)力施加完成后，即實現(xiàn)了錨索與鋼架共同抵抗圍巖應(yīng)力，形成索拱聯(lián)合支護體系；

步驟五、索拱聯(lián)合支護體系形成后，即可拆除臨時豎撐及橫撐。

本發(fā)明通過夾片式錨具及錨墊板將預(yù)應(yīng)力錨索的預(yù)應(yīng)力傳遞給鋼拱架，使預(yù)應(yīng)力錨索與鋼拱架共同作為隧道初期支護的一部分，形成索拱聯(lián)合支護體系。

本發(fā)明的有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的效果如下：

1）減少了后續(xù)臨時支撐的安裝；

2）簡化了臨時支撐拆除工藝要求，提高了拆撐效率，保證了施工安全；

3）有效保證了大斷面軟弱圍巖隧道施工，分塊多，施工空間小，工序銜接多，施工組織難度大的問題，大大提高了施工效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的錨墊板連接處結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1-預(yù)應(yīng)力錨索，2-鋼拱架，3-錨墊板，4-錨具，5-工字鋼，6-限位凹槽。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體的實施例對本發(fā)明進行進一步介紹。

實施例1：如圖1-圖2所示，一種用于大斷面軟弱圍巖隧道施工支護結(jié)構(gòu)，包括鋼拱架2，鋼拱架2由多根弧形工字鋼5沿著隧道方向間隔排列而成，工字鋼5的凹槽朝向隧道方向，在相鄰工字鋼5間設(shè)置有條形的錨墊板3，錨墊板3緊固貼合在工字鋼5弧形內(nèi)側(cè)面，其內(nèi)側(cè)面設(shè)置有錨具4，錨具4上連接有預(yù)應(yīng)力錨索1，預(yù)應(yīng)力錨索1朝向工字鋼5徑向外側(cè)伸入隧道側(cè)壁內(nèi)。

優(yōu)選的，上述錨墊板3兩端通過焊接方式固定連接在工字鋼5上，設(shè)置的錨墊板3焊接后能夠?qū)摴凹?形成一個整體，能夠提高鋼拱架的支護剛性和強度，大大提高支護穩(wěn)定性，保證施工的安全。

優(yōu)選的，上述錨墊板3焊接工字鋼5處設(shè)置有限位凹槽6，限位凹槽6為10-15cm，通過限位凹槽能夠大大提高錨墊板的連接可靠性，進一步提高鋼拱架的支護剛性和強度，大大提高支護穩(wěn)定性。

優(yōu)選的，上述錨具4采用夾片式錨具。

實施例2：一種用于大斷面軟弱圍巖隧道施工支護結(jié)構(gòu)的施工方法，該方法為利用隧道既有導(dǎo)坑及成型的鋼拱架初期支護，在設(shè)置有臨時豎撐及臨時仰拱橫撐的位置施作預(yù)應(yīng)力錨索，利用錨索替換原有的臨時豎撐及橫撐，并根據(jù)隧道荷載的大小調(diào)整預(yù)應(yīng)力，滿足索替撐的要求，其具體實施步驟如下：

步驟一、在已成型的初期支護兩榀鋼拱架正中間位置，鉆孔安裝預(yù)應(yīng)力錨索，錨索設(shè)置錨固段及自由段，預(yù)應(yīng)力錨索位置采用梅花形布置，，環(huán)向設(shè)置6根，拱頂2根，上下錯開1.5~2m，左右拱腰各2根，上下錯開1.5~2m；縱向根據(jù)拱架間距隔榀設(shè)置；

步驟二、在預(yù)應(yīng)力錨索對應(yīng)位置安裝錨墊板，錨墊板與鋼拱架之間采用焊接，并在錨墊板與鋼拱架焊接處設(shè)置有限位凹槽，鋼墊板的長度大于相鄰兩鋼拱架間距+兩鋼拱架寬度，其寬度以超出錨具10cm為宜，錨墊板對應(yīng)位置開設(shè)與錨索對應(yīng)圓孔，錨索能穿過墊板圓孔；

步驟三、安裝夾片式錨具，錨具安裝時與預(yù)應(yīng)力錨索保持同心同軸；

步驟四、采用穿心式千斤頂，對預(yù)應(yīng)力錨索進行張拉，張拉采用雙控，以應(yīng)力控制為主，預(yù)應(yīng)力施加完成后，即實現(xiàn)了錨索與鋼架共同抵抗圍巖應(yīng)力，完成索拱聯(lián)合支護體系；

步驟五、索拱聯(lián)合支護體系形成后，即可拆除臨時豎撐及橫撐。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護范圍為準。