一种隧道衬砌支护结构及其施工方法技术

本发明专利技术涉及一种隧道衬砌支护结构及其施工方法。其中，隧道衬砌支护结构包括多个并排布置的单元板片，每个单元板片包括一个主钢板和多个封堵钢板。每个单元板片中的主钢板均采用一体化成型技术加工制成，且主钢板折弯形成多个间隔开的拱形凸起，每个拱形凸起包括两个倾斜面和连接在两个倾斜面顶端之间的拱面。多个封堵钢板与主钢板中的多个拱形凸起的开口部分一一对应地固定连接，主钢板与隧道围岩之间浇筑混凝土，形成初支混凝土层。每个拱形凸起与相对应的封堵钢板形成的空腔内浇筑混凝土，三者形成钢管混凝土结构。本发明专利技术的隧道衬砌支护结构成本低、施工速度快、抗裂性能好、承载能力强、不需要制作专用台车，其施工方法操作简单，施工速度快。 1

【技术实现步骤摘要】
一种隧道衬砌支护结构及其施工方法
本专利技术属于隧道施工领域，具体涉及一种隧道衬砌支护结构及其施工方法。
技术介绍
隧道衬砌是指为防止围岩变形或坍塌，沿隧道洞周围边用钢筋混凝土等材料修建的永久性支护结构，一般分为整体式衬砌、复合式衬砌、拼装式衬砌和锚喷衬砌。目前最常用的是复合式衬砌，通常采用以锚杆和喷射混凝土为主的柔性初期支护结构结合钢筋混凝土刚性二衬形成，能够充分利用围岩自身的承载能力。但复合式衬砌自身存在厚度大、施工复杂速度慢、施工机械要求高、抗裂性能差等诸多材料问题。同时由于隧道的断面大，衬砌支护结构形式多样，地质条件不确定性大，也容易产生施工不规范，造成施工上的各种缺陷，如：超欠挖控制不够，欠挖直接减薄隧道衬砌厚度；超挖回填不密实，导致衬砌背后空洞等，衬砌厚度的不足和背后的空洞改变衬砌结构的受力状况，容易导致衬砌结构的受力破坏。此外，现有的衬砌在施工时一般需要用制作专用台车，操作复杂、成本高。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种施工速度快、抗裂性能好、承载能力强、不需要制作专用台车、成本低的隧道衬砌支护结构及其施工方法。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：本专利技术一方面提供一种隧道衬砌支护结构，包括多个并排布置的单元板片；每个单元板片包括一个主钢板和多个封堵钢板；每个单元板片中的主钢板均采用一体化成型技术加工制成，并且主钢板折弯形成多个间隔开的拱形凸起，每个拱形凸起包括两个倾斜面和连接在两个倾斜面的顶端之间的拱面，两个倾斜面之间的距离沿靠近拱面的方向变小，在主钢板的四周均形成向上折弯的弯折板，用来与相邻的单元板片中的主钢板中的弯折板固定连接；多个封堵钢板与主钢板中的多个拱形凸起的开口部分一一对应地固定连接；在每个拱形凸起的顶面上设有多个顶部溢浆孔，每个倾斜面上设有多个侧向溢浆孔，主钢板与隧道围岩之间浇筑混凝土，形成初支混凝土层，每个拱形凸起与相对应的封堵钢板形成的空腔内浇筑混凝土，三者整体形成钢管混凝土结构。根据本专利技术，封堵钢板为拱形，并且朝向拱面拱起。根据本专利技术，每个倾斜面与主钢板的底面所在的平面之间的夹角为80～85°，拱面的弧心角为120～130°。根据本专利技术，主钢板的厚度为3～5mm，主钢板中相邻两个拱形凸起之间的间距为110～120mm，每个拱形凸起的开口的宽度为118～124mm。根据本专利技术，每个单元板片的宽度为1000mm，每个单元板片的厚度为250mm。根据本专利技术，封堵钢板为长方形结构，其宽度为118～124mm，厚度为3～5mm。根据本专利技术，主钢板和封堵钢板均采用耐候钢制成。根据本专利技术，混凝土采用早强混凝土。根据本专利技术，封堵钢板与拱形凸起的开口连接处设有密封垫片。本专利技术另一方面提供一种上述的隧道衬砌支护结构的施工方法，包括如下步骤：S1、在隧道围岩上喷射混凝土；S2、待步骤S1中喷射的混凝土初凝后，将多个单元板片固定在初凝的混凝土上并与初凝的混凝土形成间隙，其中，多个单元板片彼此拼接形成一个覆盖初凝的混凝土的整体钢板；S3、检查整体钢板的中心轴线与设计隧道中心轴线是否一致，在不一致时进行调整，在一致时执行步骤S4；S4、向间隙中注入混凝土并填满间隙，形成初支混凝土层；S5、在主钢板中的每个拱形凸起的开口部分固定连接一个封堵钢板，并向每个拱形凸起与相对应的封堵钢板形成的空腔内浇筑混凝土，三者整体形成钢管混凝土结构。(三)有益效果本专利技术的有益效果是：本专利技术中的隧道衬砌支护结构中的主钢板由一体化成型技术加工制成，强度更高，避免了主钢板在受到横向力时拱形凸起的脱离或者撕裂，增强了主钢板的抗裂性能。将主钢板设计成包含多个拱形凸起的凹凸形状的波纹钢板，每个拱形凸起的拱面为弧面，能够减少应力集中，减小弯矩，使整个主钢板受力更加合理，载荷分布更加均匀，进而增加整个主钢板的承载能力。同时拱形凸起、封堵钢板以及空腔内的混凝土形成钢管混凝土结构，能够大大增加整体隧道衬砌支护结构的刚度和强度，进而增加隧道衬砌支护结构的承载能力。采用本专利技术中的隧道衬砌支护结构后，在施工时，将每个单元板片中的主钢板连接好后，即可直接进行浇筑混凝土，并不需要制作专用台车来进行浇筑混凝土，能够使施工速度更快，同时节约成本。本专利技术中隧道衬砌支护结的施工方法，不需要制作专用台车，操作简单，施工速度快，维修方便。附图说明图1为如下实施例中提供的隧道衬砌支护结构的一个单元板片的横截面示意图。【附图标记说明】1：主钢板；11：拱形凸起；12：弯折板；13：顶部溢浆孔；14：侧向溢浆孔；2：封堵钢板；3：初支混凝土层；4：钢管混凝土结构。具体实施方式为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。参照图1，本实施例提供一种隧道衬砌支护结构，包括多个并排布置的单元板片，每个单元板片包括一个主钢板1和多个封堵钢板2。其中，每个单元板片中的主钢板1均采用一体化成型技术加工制成，并且主钢板1弯折形成多个间隔开的拱形凸起11。每个拱形凸起11包括两个倾斜面和连接在两个倾斜面的顶端之间的拱面，两个倾斜面之间的距离沿靠近拱面的方向变小。在主钢板1的四周均形成向上折弯的弯折板12，用来与相邻的单元板片中的主钢板1中的弯折板12固定连接。多个封堵钢板2与主钢板1中的多个拱形凸起11的开口部分一一对应地固定连接，在每个拱形凸起11的顶面上设有多个顶部溢浆孔13，每个倾斜面上设有多个侧向溢浆孔14，主钢板1与隧道围岩之间浇筑混凝土，形成初支混凝土层3。每个拱形凸起11与相对应的封堵钢板2形成的空腔内浇筑混凝土，三者(即拱形凸起11、封堵钢板2和内部浇筑的混凝土)形成钢管混凝土结构4。综上，本实施例中的隧道衬砌支护结构中的主钢板1由一体化成型技术加工制成，强度更高，避免了主钢板1在受到横向力(即图1中的左右方向的受力)时拱形凸起11的脱离或者撕裂，增强了主钢板1的抗裂性能。同时采用一体化成型，具有较好的整体性、延性，整个主钢板1的表面无裂缝等渗漏水通道，因此即使在内部的混凝土出现裂缝的情况下仍能保证隧道内具有较好的行车环境。将主钢板1设计成包含多个拱形凸起11的凹凸形状的波纹钢板，每个拱形凸起11的拱面为弧面，能够使主钢板1在受到压力时，压力沿着弧面的方向传递到拱形凸起11的两个底角处，减少了应力集中，减小了弯矩，使整个主钢板1受力更加合理，载荷分布更加均匀，进而增加了整个主钢板1的承载能力。同时拱形凸起11、封堵钢板2以及空腔内的混凝土形成钢管混凝土结构4，能够大大增加整体隧道衬砌支护结构的刚度和强度，增强隧道衬砌支护结构的耐火性能，进而增加隧道衬砌支护结构的承载能力。拱形凸起11具备较大的空腔，同时主钢板1设计成凹凸形状后，拱形凸起11部分可以根据实际隧道施工的强度要求而增大拱形凸起11的截面高度，以提高横向的界面惯性矩，进而提高隧道衬砌支护结构抗横向弯曲压力的能力。本实施例中的隧道衬砌支护结构取消了现有技术中混凝土内的钢筋，不需要进行钢筋绑扎，降低了劳动强度，提高了施工速度，有利于提高施工质量。此外，采用本实施例中的隧道衬砌支护结构后，在施工时，将每个单元板片中的主钢板1连接好后，即可直接进行浇筑混凝土，并不需要制作专用台车来进行浇筑混凝土，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道衬砌支护结构，其特征在于，包括多个并排布置的单元板片；

【技术特征摘要】
1.一种隧道衬砌支护结构，其特征在于，包括多个并排布置的单元板片；每个所述单元板片包括一个主钢板(1)和多个封堵钢板(2)；每个所述单元板片中的主钢板(1)均采用一体化成型技术加工制成，并且所述主钢板(1)折弯形成多个间隔开的拱形凸起(11)，每个所述拱形凸起(11)包括两个倾斜面和连接在两个所述倾斜面的顶端之间的拱面，两个所述倾斜面之间的距离沿靠近所述拱面的方向变小，在所述主钢板(1)的四周均形成向上折弯的弯折板(12)，用来与相邻的单元板片中的主钢板(1)中的弯折板(12)固定连接；多个所述封堵钢板(2)与所述主钢板(1)中的多个拱形凸起(11)的开口部分一一对应地固定连接；在每个所述拱形凸起(11)的顶面上设有多个顶部溢浆孔(13)，每个所述倾斜面上设有多个侧向溢浆孔(14)，所述主钢板(1)与隧道围岩之间浇筑混凝土，形成初支混凝土层(3)，每个所述拱形凸起(11)与相对应的所述封堵钢板(2)形成的空腔内浇筑混凝土，三者整体形成钢管混凝土结构(4)。2.如权利要求1所述的隧道衬砌支护结构，其特征在于，所述封堵钢板(2)为拱形，并且朝向所述拱面拱起。3.如权利要求1所述的隧道衬砌支护结构，其特征在于，每个所述倾斜面与所述主钢板(1)的底面所在的平面之间的夹角为80～85°，所述拱面的弧心角为120～130°。4.如权利要求1所述的隧道衬砌支护结构，其特征在于，所述主钢板(1)的厚度为3～5mm，所述主钢板(1)中相邻两个拱形凸起(11)之间的间距为110～12...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄俊，张忠宇，李宏，陈喜坤，杨奎，施展，史培新，
申请(专利权)人：苏交科集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32