一种PE缓冲结构与钢拱架支护结构及施工方法技术

本发明专利技术公开了一种PE缓冲结构与钢拱架支护结构及施工方法，涉及隧道施工技术领域，包括多个沿巷道纵向设置的可收缩钢拱架，钢拱架底部铺设有PE缓冲结构，所述PE缓冲结构对应于钢拱架拱底位置设置垫块，所述垫块由锚杆固定于围岩；各钢拱架之间填铺有碎石垫层，碎石垫层从PE缓冲结构顶面铺至设定高度处，碎石垫层上侧设有混凝土路面层，垫块与碎石垫层用于在隧道沿环向发生挤压变形时，固定PE缓冲结构和定位钢拱架位置。本发明专利技术通过垫块、有棱角碎石垫层组合能有效固定PE缓冲结构和定位钢拱架位置，并为其提供充分的可收缩空间，同时保证了上覆混凝土路面的承载力要求，因此能够允许围岩释放足够的变形能。围岩释放足够的变形能。围岩释放足够的变形能。

【技术实现步骤摘要】
一种PE缓冲结构与钢拱架支护结构及施工方法


[0001]本专利技术涉及隧道施工
，尤其涉及一种PE缓冲结构与钢拱架支护结构及施工方法。

技术介绍

[0002]在隧道、巷道等地下工程中，喷射混凝土+钢拱架支护方案是受到广泛应用的联合支护方案，但在围岩发生较大变形时很容易出现衬砌开裂和钢拱架的扭曲，不能起到很好的支护效果。PE缓冲结构+预制U型可收缩钢拱架可以很好地弥补传统钢拱架的缺点，使隧道、巷道在围岩发生较大变形时依然保持稳定。
[0003]但是PE缓冲结构属于活动结构，将PE缓冲结构直接纵向铺设到巷道内会对上覆结构的稳定性造成危害，并且预制U型可收缩钢拱架和混凝土路面之间需要一种既能保证U型钢拱架卡缆能自由缩动，又满足上覆混凝土路面的承载力要求的填筑材料。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种PE缓冲结构与钢拱架支护结构及施工方法，通过垫块、有棱角碎石垫层组合能有效固定PE缓冲结构和定位钢拱架位置，并为其提供充分的可收缩空间，同时保证了上覆混凝土路面的承载力要求，因此能够允许围岩释放足够的变形能。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0006]第一方面，本专利技术的实施例提供了一种PE缓冲结构与钢拱架支护结构，包括多个沿巷道纵向设置的可收缩钢拱架，钢拱架底部铺设有PE缓冲结构，所述PE缓冲结构对应于钢拱架拱底位置设置垫块，所述垫块由锚杆固定于围岩；
[0007]各钢拱架之间填铺有碎石垫层，碎石垫层从PE缓冲结构顶面铺至设定高度处，碎石垫层上侧设有混凝土路面层，垫块与碎石垫层用于在隧道沿环向发生挤压变形时，固定PE缓冲结构和定位钢拱架位置。
[0008]作为进一步的实现方式，所述钢拱架包括若干钢支架单元，相邻钢支架单元通过卡缆连接形成环形结构。
[0009]作为进一步的实现方式，所述碎石垫层为有棱角碎石垫层，有棱角碎石垫层预先铺设于PE缓冲器结构设定厚度。
[0010]作为进一步的实现方式，所述垫块位于PE缓冲结构断面的中心位置，所述锚杆垂直于围岩表面。
[0011]第二方面，本专利技术的实施例还提供了一种PE缓冲结构与钢拱架支护结构的施工方法，包括：
[0012]沿巷道轴向PE缓冲结构中心位置安装垫块，垫块置于拱底位置，并通过锚杆与底部围岩固定；
[0013]安装可收缩钢拱架，并将可收缩钢拱架置于垫块上侧；
[0014]向钢拱架之间填铺碎石垫层至设定高度，以当巷道沿环向发生挤压变形时，使可收缩钢拱架能够自由缩动。
[0015]作为进一步的实现方式，在放置可收缩钢拱架之前，预先在PE缓冲结构表面铺设8
‑
10cm厚度的有棱角碎石垫层。
[0016]作为进一步的实现方式，所述可收缩钢拱架上侧的有棱角碎石垫层厚度大于40cm。
[0017]作为进一步的实现方式，安装可收缩钢拱架的方法为：先水平方向将各钢支架单元通过卡缆连接成环，然后立起后放置于垫块上侧。
[0018]作为进一步的实现方式，沿巷道纵向铺设PE缓冲结构至起拱线高度。
[0019]作为进一步的实现方式，还包括喷射混凝土支护，向裸露围岩复喷混凝土层满足PE缓冲结构与钢拱架支护净空要求。
[0020]本专利技术的有益效果如下：
[0021](1)本专利技术PE缓冲结构+可收缩钢拱架设置的垫块、有棱角碎石垫层，具有承载稳定、取材方便、结构功能性强等优点，当安装预制可收缩钢拱架时，垫块能有效固定PE缓冲结构和定位钢拱架位置，当卡缆因受力而产生的收缩时，垫块和有棱角碎石垫层能够在保证可收缩钢拱架稳定的同时，提供卡缆足够的可收缩空间。
[0022](2)本专利技术预先在PE缓冲结构表面铺设8
‑
10cm厚有棱角碎石垫层，之后在可收缩钢拱架上覆剩余有棱碎石垫层，方便有棱角碎石垫层的填充，且保证钢拱架在安装的时候更加稳定。
附图说明
[0023]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0024]图1是本专利技术根据一个或多个实施方式的断面结构示意图；
[0025]图2是本专利技术根据一个或多个实施方式的剖面图；
[0026]图3是本专利技术根据一个或多个实施方式的可收缩钢拱架结构示意图；
[0027]图4是本专利技术根据一个或多个实施方式的可收缩钢拱架爆炸图；
[0028]图5是本专利技术根据一个或多个实施方式的垫块安装结构示意图。
[0029]其中，1、围岩；2、可收缩钢拱架；201、卡缆；202、拱顶支架；203、拱腰支架；204、拱底支架；3、有棱角碎石垫层；4、PE缓冲结构；5、混凝土路面层；6、垫块；7、锚杆；8、螺纹钢筋。
具体实施方式
[0030]实施例一：
[0031]本专利技术的一个典型实施例中，如图1所示，提供了一种PE缓冲结构与钢拱架支护结构。
[0032]目前，PE缓冲结构通常是直接纵向铺设到巷道内，由于PE缓冲结构为活动结构，不对其进行固定会导致支护结构不稳定，极大降低了PE缓冲结构+U型可收缩钢拱架的支护性能。基于此，本实施例提供一种PE缓冲结构与钢拱架支护结构，通过垫块进行PE缓冲结构的固定和可收缩钢拱架的安装定位，并在可收缩钢拱架之间铺设碎石垫层，既保证了可收缩
钢拱架能自由缩动，又保证了上覆混凝土路面的承载力要求。
[0033]下面，结合附图对上述PE缓冲结构与钢拱架支护结构进行详细说明。
[0034]如图1和图2所示，PE缓冲结构与钢拱架支护结构包括可收缩钢拱架2、PE缓冲结构4、垫块6、锚杆7，等，可收缩钢拱架2沿巷道纵向间隔设置多个，可收缩钢拱架2的数目根据巷道实际长度设置；相邻可收缩钢拱架2之间通过螺纹钢筋8连接。
[0035]如图3和图4所示，可收缩钢拱架2由多个钢支架单元构成，相邻钢支架单元之间通过卡缆201相连形成环形结构，使钢拱架具备可收缩性能；可收缩钢拱架2所包含的钢支架单元数目根据隧道断面要求设置。
[0036]相邻的钢支架单元和卡缆201在连接点处由卡缆螺栓连接，卡缆螺栓直接插入安装的两卡缆板之间并拧紧；通过卡缆201的可缩性功能实现钢拱架抵抗围岩的变形。
[0037]在本实施例中，可收缩钢拱架2包括五个钢支架单元，即一个拱顶支架202、两个拱腰支架203和两个拱底支架204，如图3所示，两个拱底支架204之间通过一组卡缆201连接，该组卡缆201位于可收缩钢拱架2底部中心位置；两个拱腰支架203对称布置，拱腰支架203一端通过一组卡缆201与拱底支架204连接，另一端通过一组卡缆201与拱顶支架202连接。
[0038]如图4所示，每组具有两个卡缆201，以满足相邻钢支架单元之间的连接性能。
[0039]在本实施例中，钢支架单元采用20U型钢，卡缆201与U型钢强度匹配，理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PE缓冲结构与钢拱架支护结构，其特征在于，包括多个沿巷道纵向设置的可收缩钢拱架，钢拱架底部铺设有PE缓冲结构，所述PE缓冲结构对应于钢拱架拱底位置设置垫块，所述垫块由锚杆固定于围岩；各钢拱架之间填铺有碎石垫层，碎石垫层从PE缓冲结构顶面铺至设定高度处，碎石垫层上侧设有混凝土路面层，垫块与碎石垫层用于在隧道沿环向发生挤压变形时，固定PE缓冲结构和定位钢拱架位置。2.根据权利要求1所述的一种PE缓冲结构与钢拱架支护结构，其特征在于，所述钢拱架包括若干钢支架单元，相邻钢支架单元通过卡缆连接形成环形结构。3.根据权利要求1所述的一种PE缓冲结构与钢拱架支护结构，其特征在于，所述碎石垫层为有棱角碎石垫层，有棱角碎石垫层预先铺设于PE缓冲器结构设定厚度。4.根据权利要求1所述的一种PE缓冲结构与钢拱架支护结构，其特征在于，所述垫块位于PE缓冲结构断面的中心位置，所述锚杆垂直于围岩表面。5.根据权利要求1
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4任一所述的一种PE缓冲结构与钢拱架支护结构的施工方法，其特征在于，包括：沿巷道轴向PE缓冲结构中心位置安装垫块，垫块置于拱底位...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈清华，李剑锋，李运发，刘金虎，梁玉柱，吕宏良，陈亚兵，刘思佳，伍国军，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所江苏国能深井安全开采科技有限公司，
类型：发明
国别省市：