[发明专利]格栅笼式隧道临时仰拱及其安装方法

说明书

本发明公开了格栅笼式隧道临时仰拱及其安装方法。格栅笼由高强度纤维材料制成，并其内填充块状散体材料，块状散体材料体积大于格栅笼体积，使得高强度纤维拉伸，在纤维材料的约束作用下，块状散体材料被紧密压实，格栅笼式隧道临时仰拱可抵抗地应力。地层富水时，可通过格栅孔眼中的抽水管排水。纤维格栅可由采用玄武岩纤维制作，块状散体材料可由隧道开挖出来的废石破碎后制成。与现有技术相比，本发明施工简单、拆除方便、能重复使用，价格低廉，且能变废为宝、环保绿色，在富水地层中不腐蚀，抗上浮等优点，广泛适用于各种隧道施工中。

技术领域

本发明属于隧道工程开挖施工领域，涉及格栅笼式隧道临时仰拱及其安装方法。

背景技术

仰拱是隧道结构的主要组成部分之一，它是隧道结构的基础，是为改善上部支护结构受力条件而设置在隧道底部的反向拱形结构，是隧道结构的主要组成部分之一，它一方面要将隧道上部的地层压力通过隧道边墙结构或将路面上的荷载有效的传递到地下，而且还有效的抵抗隧道下部地层传来的反力。

在软弱地层中施工，极易发生初期支护及围岩整体沉降过大的现象，稍有不慎就可能发生隧道塌方的事故，因此及时封闭而使支护结构闭合是关键。当采用分部开挖法施工，在上半断面开挖和被覆后，立即在底板上做临时仰拱，以使上半断面先形成闭合断面，以提高施工的安全度，有效地抑制结构及地面沉降，对隧道的稳定性和施工人员的人身安全起着重要作用。

临时仰拱只起临时支护作用，施工中要不断被挖掉，提高了工程造价。施工中临时仰拱常采用素混凝土和型钢制作，素混凝土价格便宜、施工简单，但强度较低、凝固后拆除费时费力，而且不能重复使用；型钢价格昂贵、施工复杂，但强度较高、拆除简单且能重复使用，因此应用较多，但在富水地层中型钢极易生锈腐蚀，缩短其使用寿命，大大增加了工程造价。

因此，目前亟需寻求一种施工简单、强度高、拆除方便、能重复使用，且在富水地层不会生锈腐蚀的隧道临时仰拱及其安装方法。

发明内容

本发明的目的，就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种格栅笼式隧道临时仰拱及其安装方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种格栅笼式隧道临时仰拱，格栅笼由高强度纤维材料制成，并呈仰拱型，其内填充块状散体材料，块状散体材料体积远大于格栅笼体积，使得高强度纤维拉伸，纤维材料对块状散体材料产生向心包裹力(纤维材料拉力的合力)，在该力的约束作用下，块状散体材料被紧密压实，可以承担一定的压力，而纤维格栅笼也承担一定的拉力和弯矩。因此，格栅笼式隧道临时仰拱即可以承担压力，也可承担拉力和弯矩，即抵抗地应力的能力。所述格栅笼两端封口。

进一步做出限定优化技术方案，隧道地层富水时，在高程较低的格栅孔眼中插入抽水管，连接抽水机，将仰拱下的地下水抽入排水沟。

进一步限定，纤维格栅笼两侧设有刚性连接板，板上开孔，通过螺栓与隧道侧墙钢拱架连接。

具体的说，所述纤维格栅笼孔眼可为矩形、圆形、等边六边形等易于加工的形状，孔眼边上任意两点的距离不大于块状散体材料最小粒径的1/3。

优选的，纤维格栅可由采用玄武岩纤维制作。

优选的，块状散体材料可由隧道开挖出来的废石破碎后制成。

本发明还提供该格栅笼式隧道临时仰拱的安装方法，具体包括以下步骤：

(1)隧道开挖后，测量出需架设临时仰拱的开挖区宽度；

(2)选取长度介于需架设临时仰拱的开挖区宽度的0.9倍与1.0倍之间、宽度介于需架设临时仰拱的开挖区边墙钢拱架间距宽度的1.0倍与1.50倍之间的格栅笼；

(3)选取最小粒径不小于格栅笼孔眼边上任意两点的距离的3倍的块状散体材料；