[发明专利]装配式支护结构及利用该支护结构的施工方法

说明书

本发明公开了一种隧道分部开挖装配式拱架及机械化施工工艺；以隧道CD法开挖工序为例，将拱架按照分节进行折叠，拱架安装机吊运拱架至隧道掌子面前；将第一部开挖的拱架和临时支撑进行连接固定，拱架安装机抓举拱架进行举升，将拱架和临时支撑完全展开，并进行定位；安装左侧下方第二开挖部的仰拱拱架和剩余部分的临时支撑，与左侧上方第一开挖部的拱架和临时支撑进行连接；安装右侧上方第三开挖部的支护拱架，与左侧上方第一开挖部的拱架进行连接；安装右侧下方开挖部的仰拱与右侧上方第三开挖部的支护拱架和左侧下方第二开挖部的仰拱进行连接。本发明实现了分部支护结构的机械化安装，提高了施工效率，保障施工安全。

技术领域

本发明适用于一种在地下工程分部开挖过程中，具体涉及一种法兰节点、包括该节点的装配式支护结构以及采用装配式拱架进行机械化快速施工的施工工艺。

背景技术

随着交通隧道建设的迅速发展，建设规模逐渐增大，建设过程中难免会遇到软弱围岩、断层破碎带等复杂地质状况，其围岩松动和破坏现象严重，常出现拱顶不稳定，拱脚应力集中等特点，导致围岩变形量大、支护构件破断、拱顶掉块甚至塌方等安全问题，易造成人员伤亡和重大的经济损失。

目前我国地下工程支护施工装置及施工方法存在以下问题：

1.临时支撑与支护结构的节点采用的现有的普通的法兰节点，人工进行单节拱架的拼接，这种节点结构导致施工速度慢，施工效率低等问题；

2.现在地下工程中没有装配式拱架，隧道开挖完成后，在没有任何支护措施的情况下，通过人力安装拱架，是隧道施工过程中对工人最为危险的建设环节；在此期间，高强度、高负荷施工，工人极易疲惫，加之围岩稳定性较差，其施工安全性在隧道建设中需严格保障。另外，随着人口红利消失，人力资源成本与工程经济性的矛盾日益凸显。

3.隧道分部法开挖支护过程中，拱架支护结构需分部架设，施工困难，且各节拱架之间通过人工安装法兰节点进行连接；拱架重量大，人力施工强度大，施工效率低，传统施工方式进度缓慢。

基于以上问题，隧道施工亟需一种安全、高效的机械化施工技术，以提高施工效率，保证施工安全。

发明内容

本发明为了解决上述问题，以隧道四部CD法开挖为例，提出了一种适用于在地下工程分布开挖施工中的法兰节点，该法兰节点可以配合机械化施工，各节拱架自动卡合固定，无需人工进行各节拱架的连接。

本发明还提出了一种开挖装配式支护结构，该支护结构可以进行分部拱架的一次性架设。

本发明还提出了一种采用装配式拱架进行机械化施工的方法，本方法可保障施工安全、提高施工效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提出了一种法兰节点，包括法兰盘I、法兰盘II和导向板，所述的法兰盘I上设有内插卡合装置，在法兰盘II上设有导向接收装置，所述的内插卡合装置插入到所述的导向接收装置内，且在所述的导向板与所述法兰盘I、法兰盘II配合实现导向。

进一步的，所述的内插卡合装置为一个设置在法兰盘I中心位置的一个凸起；所述的导向接收装置为一个设置在法兰盘II上的导向柱，所述的导向柱的中心设有一个插孔，所述的凸起插入到该插孔内。

进一步的，所述的导向板包括两个，分别对称的设置在法兰盘I、法兰盘II的两侧，形成一个扇形结构。

进一步的，所述的法兰盘I、法兰盘II分别安装在两个相邻的拱架上，且在所述的法兰盘I或者法兰盘II的顶部设有挡块。

本发明还提供了一种装配式支护结构，其拱架之间的连接采用前面所述的新型的法兰节点。