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1、(10)授权公告号 CN 204060720 U(45)授权公告日 2014.12.31CN204060720U(21)申请号 201420476275.8(22)申请日 2014.08.21E21D 11/10(2006.01)E21D 11/38(2006.01)E21D 20/02(2006.01)(73)专利权人山西省交通科学研究院地址 030006 山西省太原市小店区学府街79号专利权人山西交科公路勘察设计院(72)发明人薛晓辉 申俊敏 韩大千 张军隋来才 宿钟鸣 侯豪斌 孙志杰李永永(74)专利代理机构武汉宇晨专利事务所 42001代理人余晓雪 王敏锋(54) 实用新型名称一种适用。
2、于软岩隧道的仰拱结构(57) 摘要本实用新型公开了一种适用于软岩隧道的仰拱结构，包括预应力锚杆、自钻式中空注浆锚杆、底层钢拱架、上层钢拱架、泡沫混凝土、钢筋混凝土和箍具；所述预应力锚杆打设在隧道两侧的拱脚部位；所述自钻式中空注浆锚杆打设在隧道的底板部位；所述底层钢拱架和上层钢拱架均是由两层型钢通过箍具叠加搭接而成，所述底层钢拱架铺设在隧道内，所述上层钢拱架铺设在底层钢拱架上。本实用新型的施工步骤简单，所需成本较低，可操作性强，能够有效的增大隧道基底的预留变形量及释放基底的围岩应力，防止隧道底鼓等状况的发生。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书3页 附图1页(19)中华人民共和国国家知识。
3、产权局(12)实用新型专利权利要求书1页 说明书3页 附图1页(10)授权公告号 CN 204060720 UCN 204060720 U1/1页21.一种适用于软岩隧道的仰拱结构，其特征在于：包括预应力锚杆（1）、自钻式中空注浆锚杆（2）、底层钢拱架（3）、上层钢拱架（4）、泡沫混凝土（5）、钢筋混凝土（6）和箍具（7）；所述预应力锚杆（1）打设在隧道两侧的拱脚部位；所述自钻式中空注浆锚杆（2）打设在隧道的底板部位；所述底层钢拱架（3）和上层钢拱架（4）均是由两层型钢（8）通过箍具（7）叠加搭接而成，所述底层钢拱架（3）铺设在隧道的基底上，所述上层钢拱架（4）铺设在底层钢拱架（3）上；且所述。
4、泡沫混凝土（5）填充在底层钢拱架（3）与上层钢拱架（4）之间，所述钢筋混凝土（6）浇注在上层钢拱架（4）上。2.根据权利要求1所述的适用于软岩隧道的仰拱结构，其特征在于：所述底层钢拱架（3）和上层钢拱架（4）均为U型钢拱架。3.根据权利要求1所述的适用于软岩隧道的仰拱结构，其特征在于：所述预应力锚杆（1）和自钻式中空注浆锚杆（2）均以隧道的中轴线对称分布，且所述预应力锚杆共设有6根，自钻式中空注浆锚杆共设有14根。4.根据权利要求1所述的适用于软岩隧道的仰拱结构，其特征在于：所述钢筋混凝土（6）为C25钢筋混凝土。5.根据权利要求1所述的适用于软岩隧道的仰拱结构，其特征在于：所述泡沫混凝土（6。
5、）内还加入有碳纤维。6.根据权利要求1所述的适用于软岩隧道的仰拱结构，其特征在于：所述箍具（7）为卡缆式箍具。7.根据权利要求1所述的适用于软岩隧道的仰拱结构，其特征在于：所述预应力锚杆（1）的环向间距为0.5-1.5m，纵向间距为1m-2m。8.根据权利要求1所述的适用于软岩隧道的仰拱结构，其特征在于：所述自钻式中空注浆锚杆（2）的环向间距为0.5-1.5m，纵向间距为0.5-1.5m。9.根据权利要求1或6所述的适用于软岩隧道的仰拱结构，其特征在于：所述箍具（7）的环向间距为1.5-2.5m。10.根据权利要求1或4所述的适用于软岩隧道的仰拱结构，其特征在于：所述钢筋混凝土（6）的厚度为0。
6、.4-0.6m。权 利 要 求 书CN 204060720 U1/3页3一种适用于软岩隧道的仰拱结构技术领域0001 本实用新型属于隧道及地下工程领域，具体涉及一种适用于软岩隧道的仰拱结构。背景技术0002 近年来，随着我国交通建设事业的不断发展，穿越软弱围岩的隧道越来越多，给我国隧道设计、施工、养护带来了新的挑战。0003 而软岩隧道最大的特点在于其围岩自承能力较低，极易因承载力不足而发生大变形；同时，软岩中一般含有遇水膨胀的矿物成分，当隧道基底围岩含水量增加时，会发生“膨压效应”，增大围岩变形量，极易导致隧道基底隆起、仰拱开裂、路面翻浆、冒泥等状况，严重影响了行车安全。0004 目前，常规。
7、的软岩隧道仰拱结构采用“强支硬顶”的支护方案，即采用高强度型钢，加密型钢设置间距，并强调“及时封闭成环”，提高仰拱中现浇混凝土的早期强度。然而，常规的仰拱结构并不能释放隧道基底围岩应力，且其预留的变形量较小，不能有效避免基底隆起、仰拱开裂等状况，已不适应软岩隧道工程的发展。0005 因此，针对现有技术中存在的问题，亟需提供一种适用于软岩隧道的仰拱结构显得尤为重要。实用新型内容0006 本实用新型的发明目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一能够增大预留变形量，有效的避免基底隆起、仰拱开裂等状况的适用于软岩隧道的仰拱结构。0007 本实用新型的发明目的通过以下技术方案实现：0008 提供一种适用。
8、于软岩隧道的仰拱结构，包括预应力锚杆、自钻式中空注浆锚杆、底层钢拱架、上层钢拱架、泡沫混凝土、钢筋混凝土和箍具；所述预应力锚杆打设在隧道两侧的拱脚部位；所述自钻式中空注浆锚杆打设在隧道的底板部位；所述底层钢拱架和上层钢拱架均是由两层型钢通过箍具叠加搭接而成，所述底层钢拱架铺设在隧道基底上，所述上层钢拱架铺设在底层钢拱架上；且所述泡沫混凝土填充在底层钢拱架与上层钢拱架之间，所述钢筋混凝土浇注在上层钢拱架上。0009 作为优选，所述底层钢拱架和上层钢拱架均为U型钢拱架；将两者均设置为U型钢拱架，一方面为了配合隧道基底轮廓的形状，安装与拆卸都比较方便；另一方面两者都是由型钢搭接而成，U型结构适合搭接。
9、，并且制造工艺简单。0010 作为优选，所述预应力锚杆和自钻式中空注浆锚杆均以隧道的中轴线对称分布，且预应力锚杆共设有6根，而自钻式中空注浆锚杆共设有14根；对称分布的预应力锚杆和自钻式中空注浆锚杆能够提高隧道基底围岩的承载力。0011 作为优选，所述钢筋混凝土为C25钢筋混凝土；C25钢筋混凝土使上层钢拱架具有更好的承载能力，增加整体结构的牢固度。说 明 书CN 204060720 U2/3页40012 作为优选，所述泡沫混凝土内还加入有碳纤维；碳纤维能够有效的增加泡沫混凝土变形后的残余强度0013 作为优选，所述箍具为卡缆式箍具。0014 作为优选，所述预应力锚杆的环向间距为0.5-1.5。
10、m，纵向间距为1m-2m；而优选其环向间距为1m，纵向间距为1.5m。0015 作为优选，所述自钻式中空注浆锚杆的环向间距为0.5-1.5m，纵向间距均为0.5-1.5m；优选其环向间距与纵向间距均为1m。0016 作为优选，所述箍具的环向间距为1.5-2.5m；优选其环向间距为2m。0017 作为优选，所述钢筋混凝土的厚度为0.4-0.6m；优选其厚度0.5m。0018 本实用新型还提供该适用于软岩隧道的仰拱结构的安装方法，包括以下步骤：0019 (1)打设高强度的预应力锚杆：在隧道两侧拱脚部位各打设3根高强度的预应力锚杆，锚杆型号选用22mm，长度为2.8m，环向间距1.0m，纵向排距为1。
11、.5m；0020 (2)打设自钻式中空注浆锚杆：在隧道底部打设14根自钻式中空注浆锚杆，以隧道中轴线对称分布，锚杆型号选用R32N型，其环向、纵向间距均为1.0m；0021 (3)铺设U型钢拱架：首先根据仰拱开挖轮廓，焊接好U型的底层钢拱架和上层钢拱架，然后将底层钢拱架铺设在开挖好的仰拱轮廓上，并在其上环向焊接若干钢筋，厚度为25cm；其次铺设上层钢拱架，钢筋在底层钢拱架和上层钢拱架之间起支撑作用；0022 (4)填充泡沫混凝土：在底层钢拱架和上层钢拱架之间填充泡沫混凝土，为保证泡沫混凝土具有较高的残余强度，可在其中加入适量的碳纤维；0023 (5)浇注C25钢筋混凝土：在上层钢拱架的上方浇注。
12、C25钢筋混凝土，厚度为0.5m。0024 本实用新型的优点和有益效果在于：本实用新型的施工步骤简单，所需成本较低，可操作性强，能够有效的增大隧道基底的预留变形量及释放基底的围岩应力，防止隧道底鼓等状况的发生；并且通过填充泡沫混凝土和浇注钢筋混凝土及设置预应力锚杆和自钻式中空注浆锚杆，不仅能够完成隧道基底与软弱围岩的协调变形，更能够有效的减少因基底渗水而引起的膨胀效应。附图说明0025 图1是本实用新型的结构示意图；0026 图2是底层钢拱架和上层钢拱架的结构示意图；0027 其中，1-预应力锚杆、2-自钻式中空注浆锚杆、3-底层钢拱架、4-上层钢拱架、5-泡沫混凝土、6-钢筋混泥土、7-箍具。
13、、8-型钢。具体实施方式0028 结合以下实施例对本实用新型作进一步详细描述。0029 实施例0030 一种适用于软岩隧道的仰拱结构，包括预应力锚杆1、自钻式中空注浆锚杆2、底层钢拱架3、上层钢拱架4、泡沫混凝土5、钢筋混凝土6和箍具7；所述预应力锚杆1打设在隧道两侧的拱脚部位；所述自钻式中空注浆锚杆2打设在隧道的底板部位；所述底层钢拱说 明 书CN 204060720 U3/3页5架3和上层钢拱架4均是由两层型钢8通过箍具7叠加搭接而成，所述底层钢拱架3铺设在隧道的基底上，所述上层钢拱架4铺设在底层钢拱架3上；且所述泡沫混凝土5填充在底层钢拱架3与上层钢拱架4之间，所述钢筋混凝土6浇注在上层。
14、钢拱架4上。0031 其中，底层钢拱架3和上层钢拱架4均为U型钢拱架；U型钢拱架的具体形状根据隧道基底的轮廓制造而成。0032 其中，预应力锚杆1和自钻式中空注浆锚杆2均以隧道的中轴线对称分布，且所述预应力锚杆1共设有6根，自钻式中空注浆锚杆2共设有14根；高强度的预应力锚杆1能够增加隧道基底围岩的承载力，而通过自钻式中空注浆锚杆的注浆功能可以有效的减少软弱围岩出现裂缝等状况的发生，并能够避免地下水渗入基底部位引起膨胀效应。0033 其中，钢筋混凝土6为C25钢筋混凝土。0034 其中，泡沫混凝土6内还加入有碳纤维。0035 其中，箍具7为卡缆式箍具。0036 其中，预应力锚杆1的环向间距为1。
15、m，纵向间距为1.5m；0037 其中，自钻式中空注浆锚杆2的环向间距为1m，纵向间距为1m。0038 其中，箍具7的环向间距为2m。0039 其中，钢筋混凝土6的厚度为0.5m。0040 本实用新型的底层钢拱架和上层钢拱架均是利用卡缆式的箍具将上、下两层型钢进行搭接叠加而成，使上、下两层型钢之间产生摩擦力，而当U型钢拱架所受轴力大于其轴力限值时，上、下型钢会产生相对滑移，并在箍具法向约束作用下产生抗滑力，随着钢拱架变形量的增大，围岩应力得到释放，相对滑动的力也随之减小，而U型的钢拱架的滑移也逐渐停止，恢复平衡状态，从而增大了隧道基底预留变形量，有效防止隧道底鼓等状况的发生。0041 其次，在。
16、底层钢拱架和上层钢拱架之间填充泡沫混凝土作为高压缩性材料，可使得U型钢拱架与隧道基底软弱围岩能够进行协调变形，泡沫混凝土可作为有效的缓冲介质，调节变形量。0042 另外在隧道的两侧拱脚和底板分别打设高强度的预应力锚杆和自钻式中空注浆锚杆一方面提高了隧道基底围岩的承载力，另一方面通过自钻式中空注浆锚杆的注浆有效减少了软弱围岩中的节理、裂隙，避免地下水渗入基底部位引起膨压效应。0043 而且本实用新型的施工步骤简单，所需成本较低，可操作性强，对于软岩隧道基底各种不理状况都有较好的防治效果，并且其经济效益和社会效益较高。0044 最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。说 明 书CN 204060720 U1/1页6图1图2说 明 书 附 图CN 204060720 U。