一种支撑法小半径衬砌结构及施工方法

技术领域

本申请涉及建筑施工的领域，尤其是涉及一种支撑法小半径衬砌结构及施工方法。

背景技术

隧道是修建在地下或水下或者在山体中，铺设铁路或修筑公路供机动车辆通行的建筑物，根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类。

目前，隧道建筑施工通常是以喷射混凝土、锚杆支护为主要支护手段，对隧道内侧壁进行加固，约束隧道的开挖内侧壁松弛和变形，若隧道的土质较为疏松，将锚杆插入隧道内后，容易造成锚杆松动，进而容易导致隧道坍塌，造成较为严重的交通事故。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有隧道土质较为疏松时，锚杆容易松动的缺陷。

发明内容

为了使锚杆不易松动，对隧道进行加固，本申请提供一种支撑法小半径衬砌结构及施工方法。

本申请提供的一种支撑法小半径衬砌结构及施工方法，采用如下的技术方案：

一种支撑法小半径衬砌结构及施工方法，包括用于铺设在隧道内侧壁上的一衬混凝土层、铺设在一衬混凝土层内侧壁上用于起加固作用的加固机构、多个设置在一衬混凝土层和隧道内侧壁之间的锚杆、设置在锚杆内部用于加固锚杆的防脱机构、铺设在加固机构内侧壁上的防水板、铺设在防水板内侧壁上的二衬混凝土层；所述锚杆呈内部中空的壳体设置，所述隧道内侧壁上开设有多个锚孔，多个所述锚孔与多个锚杆一一对应，所述锚杆插接至对应锚孔内。

通过采用上述技术方案，施工人员进行隧道施工搭建时，首先在开挖好的隧道内侧壁上喷射一衬混凝土层，待一衬混凝土层凝固后，在一衬混凝土层表面铺设加固机构，接着在加固机构和一衬混凝土层表面钻锚孔，并将锚杆插入锚孔内，随后通过防脱机构将锚杆锁紧，使其与隧道内侧壁固定牢固，防止脱锚，接着在加固机构的内侧壁上铺设防水板进行防水处理，最后在防水板的内侧铺设安装钢筋网，并通过台车浇筑二衬混凝土层即可；加固机构和防脱机构对隧道内侧壁进一步加固处理，且将锚杆插入隧道内后，不易造成锚杆松动，提高了隧道的安全性。

可选的，所述防脱机构包括转动连接在锚杆内部的椭圆杆、多个设置在锚杆和椭圆杆之间的加固倒刺、固设在加固倒刺一端的限位块、设置在椭圆杆远离锚杆一端用于封堵椭圆杆的封堵组件；

所述椭圆杆的横截面呈椭圆形设置，且所述椭圆杆呈内部中空且两端开口设置，所述椭圆杆一端位于锚杆的外侧，所述锚杆上开设有插接槽，所述加固倒刺位于插接槽内滑移，所述锚杆上还开设有多个浇注孔，所述限位块与椭圆杆滑移连接，所述椭圆杆上开设有限位槽，所述限位块位于限位槽内滑移。

通过采用上述技术方案，施工人员通过防脱机构将锚杆锁紧时，首先将锚杆一端插入锚孔内，接着向椭圆杆位于锚杆外侧一端的开口内注入混凝土，随后通过封堵组件将椭圆杆位于锚杆外侧一端的开口封闭，并转动椭圆杆九十度，椭圆杆呈椭圆的长轴即可将加固倒刺插入锚孔的侧壁内，从而使锚杆不易脱离锚孔，进而将锚杆锁紧。

可选的，所述封堵组件包括固设在椭圆杆远离锚杆一端的旋转块、铰接在旋转块上封堵板；所述旋转块上开设有封堵槽，所述封堵板位于封堵槽内，所述封堵槽与椭圆杆内部连通。

通过采用上述技术方案，当施工人员向锚杆内注入混凝土后，首先转动封堵板，将封堵板插入封堵槽内，使封堵板将椭圆杆远离锚杆一端的开口封闭，即可使锚杆内注入的混凝土不易从椭圆杆的开口处流出。

可选的，所述旋转块上开设有工具槽。

通过采用上述技术方案，工具槽为施工人员转动椭圆杆时，方便插入螺丝刀等其他辅助转动椭圆杆的工具，从而为施工人员转动椭圆杆时提供便捷性。

可选的，所述加固倒刺与限位块一体成型。

通过采用上述技术方案，一体成型设置连接牢固、强度高、使用稳定，从而使加固倒刺与限位块连接更牢固，进而提高了加固倒刺的使用稳定性。

可选的，所述锚杆远离防脱机构的一端呈尖刺状设置。

通过采用上述技术方案，锚杆呈尖刺状设置的一端减小了受力面积，便于施工人员将锚杆插入锚孔内，从而减轻了施工人员的劳动强度。

可选的，所述加固机构包括多个铺设在一衬混凝土层内侧壁上的加固板、设置在相邻两个加固板之间用于对两者的起连接和定位作用的连接组件；

相邻两个所述加固板端部抵接，所述加固板上开设有多个安装孔，多个所述安装孔与多个锚孔一一对应，所述安装孔与锚孔连通。

通过采用上述技术方案，施工人员安装加固机构时，首先沿隧道的内侧壁自下而上的安装加固板，接着通过连接组件将相邻两个抵接的加固板进行定位连接，随后从安装孔安装锚杆即可。

可选的，所述连接组件包括焊接在加固板两端的连接板、设置在连接板和加固板之间的螺栓；所述加固板的两端开设有与连接板相适配的连接槽，所述连接板插接至连接槽内，所述螺栓贯穿连接板以及加固板，所述螺栓贯穿连接板、加固板的一端与一衬混凝土层以及隧道内侧壁连接。

通过采用上述技术方案，施工人员通过连接组件将相邻两者加固板连接时，首先使连接板插入相邻加固板上的对应的连接槽内，使连接板交错分布，接着通过螺栓将连接板与相邻加固板连接至一衬混凝土层和隧道内侧壁上，其不仅将相邻两个加固板进行连接，而且将多个加固板固定至一衬混凝土层上，多个加固板依次相连形成拱形，对一衬混凝土层的内侧壁进行加固。

可选的，所述连接板远离的加固板的一端开设有倒角。

通过采用上述技术方案，倒角为连接板插入连接槽内时起导向和定位的作用，方便施工人员将连接板插入连接槽内

本申请提供的一种支撑法小半径衬砌结构的施工方法，采用如下的技术方案：

一种支撑法小半径衬砌结构及施工方法，其施工步骤如下：

S1、洞身开挖；

S2、初期支护搭建，隧道内侧壁上喷射一衬混凝土层；

S3、加固机构安装；

S4、锚杆插设，将锚杆沿加固板上的安装孔插入，接着由椭圆杆上的开口向锚杆内注入混凝土，随后转动封堵板将椭圆杆远离锚杆一端的开口封堵；

S5、启动防脱机构，转动椭圆杆带动加固倒刺插入锚孔的内侧壁上；

S6、防水板铺设；

S7、二衬混凝土层铺设，搭设钢筋网，并通过台车进行缓凝土浇筑形成二衬混凝土层。

通过采用上述技术方案，施工人员搭建隧道时，首先进行洞身的开挖，随后进行一衬混凝土层的喷射，接着在一衬混凝土层表面铺设加固板，接着在加固板和一衬混凝土层表面钻锚孔，并将锚杆插入锚孔内，随后在工具槽内插入螺丝刀并转动，从而转动椭圆杆，旋转将加固倒刺插入锚孔的内侧壁上，接着进行防水板的铺设，待防水板铺设完毕后，搭建搭设钢筋网，通过完成二衬混凝土层的铺设即可。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.加固机构和防脱机构对隧道内侧壁进一步加固处理，且将锚杆插入隧道内后，不易造成锚杆松动，提高了隧道的安全性；

2.施工人员转动椭圆杆，即可控制防脱机构通过加固倒刺使锚杆与锚孔牢固连接，使锚杆不易从锚孔内脱离，其操作简单，连接牢固；

3.加固机构不仅将相邻两个加固板进行连接，而且将多个加固板固定至一衬混凝土层上，多个加固板依次相连形成拱形，从而对一衬混凝土层的内侧壁进行加固。

附图说明

图1是本申请实施例中衬砌结构的结构示意图；

图2是表示衬砌结构的剖视图；

图3是表示加固机构的局部结构示意图；

图4是表示加固机构的爆炸结构示意图；

图5是表示图2中A部分的局部放大示意图；

图6是表示锚杆和防松结构的结构示意图。

附图标记说明：1、隧道；11、锚孔；2、一衬混凝土层；3、加固机构；31、加固板；311、安装孔；312、连接槽；32、连接组件；321、连接板；322、螺栓；4、锚杆；41、尖刺状；42、插接槽；43、浇注孔；5、防脱机构；51、椭圆杆；511、限位槽；52、加固倒刺；53、限位块；54、封堵组件；541、旋转块；5411、工具槽；5412、封堵槽；542、封堵板；6、防水板；7、二衬混凝土层。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种支撑法小半径衬砌结构。参照图1和图2，衬砌结构包括用于铺设在隧道1内侧壁上的一衬混凝土层2，一衬混凝土层2内侧壁上铺设有加固机构3，加固机构3用于对一衬混凝土层2起加固作用。一衬混凝土层2和隧道1内侧壁之间设置有多个锚杆4，锚杆4呈内部中空的圆柱体设置，多个锚杆4沿隧道1内侧壁的周向均匀间隔分布；隧道1内侧壁上开设有多个锚孔11，多个锚孔11与多个锚杆4一一对应，锚杆4插接至对应锚孔11内；锚杆4插入锚孔11的一端呈尖刺状41设置，锚杆4一端呈尖刺状41设置用于减小了受力面积，便于施工人员将锚杆4插入锚孔11内。锚杆4内部设置有防脱机构5，防脱机构5用于对锚杆4与锚孔11的连接起加固作用。加固机构3内侧壁上铺设有防水板6，防水板6内侧壁上铺设有二衬混凝土层7。

施工人员进行隧道1施工搭建时，首先在开挖好的隧道1内侧壁上喷射一衬混凝土层2，待一衬混凝土层2凝固后，在一衬混凝土层2表面铺设加固机构3，接着在加固机构3和一衬混凝土层2表面钻锚孔11，并将锚杆4的尖刺状41一端插入锚孔11内，随后通过防脱机构5将锚杆4锁紧，使其与隧道1内侧壁固定牢固，防止脱锚，接着在加固机构3的内侧壁上铺设防水板6进行防水处理，随后在防水板6的内侧铺设安装钢筋网，并通过台车浇筑二衬混凝土层7，接着施工人员进行隧道1下一段的施工即可。

参照图3和图4，加固机构3包括多个铺设在一衬混凝土层2内侧壁上的加固板31，相邻两个加固板31的端部相互抵接；加固板31上开设有多个安装孔311，多个安装孔311与多个锚孔11一一对应，且安装孔311与锚孔11连通。相邻两个加固板31之间还设置有连接组件32，连接组件32用于将相邻两个加固板31连接。

参照图3和图4，连接组件32包括多个焊接在加固板31两端的连接板321，加固板31两端的连接板321交错分布，加固板31的两端开设有与连接板321相适配的连接槽312，连接板321插接至对应的连接槽312内。连接板321和加固板31之间设置有螺栓322，螺栓322贯穿连接板321以及加固板31，螺栓322贯穿连接板321、加固板31的一端与一衬混凝土层2以及隧道1内侧壁连接；加固板31上开设有连接沉头槽，螺栓322头位于连接沉头槽内。连接板321远离加固板31的一端开设有倒角，倒角用于为连接板321插入连接槽312内时起导向和定位的作用，方便施工人员将连接板321插入连接槽312内。

施工人员安装加固机构3时，首先沿隧道1的内侧壁自下而上的安装加固板31，接着使连接板321插入相邻加固板31上的对应的连接槽312内，使连接板321交错分布，接着通过螺栓322将连接板321与相邻加固板31连接至一衬混凝土层2和隧道1内侧壁上，使相邻两个加固板31不仅连接，而且使多个加固板31固定至一衬混凝土层2上，多个加固板31依次相连形成拱形，对一衬混凝土层2的内侧壁进行加固，随后从安装孔311安装锚杆4即可。

参照图2和图5，防脱机构5包括转动连接在锚杆4内部的椭圆杆51，椭圆杆51的横截面呈椭圆形设置，椭圆杆51呈内部中空且两端开口设置，椭圆杆51的轴线与锚杆4的轴线重合，椭圆杆51一端位于锚杆4的外侧。锚杆4和椭圆杆51之间设置有多个加固倒刺52，多个加固倒刺52沿椭圆杆51的周向以及长度方向分布，加固倒刺52与椭圆杆51垂直；锚杆4上开设有插接槽42，加固倒刺52位于插接槽42内滑移。加固倒刺52靠近椭圆杆51的一端设置有限位块53，加固倒刺52与限位块53一体成型，椭圆杆51上开设有限位槽511，限位块53位于限位槽511内滑移。锚杆4上还开设有多个浇注孔43，椭圆杆51远离锚杆4一端设置有封堵组件54，封堵组件54用于封堵椭圆杆51的开口。

参照图5和图6，封堵组件54包括固设在椭圆杆51远离锚杆4一端的旋转块541，加固板31上开设有旋转沉头槽，旋转块541位于旋转沉头槽内。旋转块541上开设有工具槽5411，工具槽5411用于为施工人员转动椭圆杆51时，方便插入螺丝刀等其他辅助转动椭圆杆51的工具，从而方便施工人员转动椭圆杆51。旋转块541上铰接有封堵板542，旋转块541上开设有封堵槽5412，封堵板542位于封堵槽5412内，封堵槽5412与椭圆杆51内部连通。

施工人员通过防脱机构5将锚杆4锁紧时，首先将锚杆4尖刺状41一端插入锚孔11内，接着向椭圆杆51位于锚杆4外侧一端的开口内注入混凝土，随后转动封堵板542，将封堵板542插入封堵槽5412内，使封堵板542将椭圆杆51远离锚杆4一端的开口封闭，接着按压旋转块541，使旋转块541进入旋转沉头槽内，并将螺丝刀插入旋转块541上的工具槽5411内，转动螺丝刀，使螺丝刀带动椭圆杆51转动九十度，椭圆杆51呈椭圆的长轴即可将加固倒刺52插入锚孔11的侧壁内，将锚杆4锁紧。

本申请实施例还公开了一种支撑法小半径衬砌结构的施工方法，应用于上述中的一种支撑法小半径衬砌结构，其施工步骤如下：

S1、清理地基，洞身开挖；

S2、初期支护搭建，隧道1内侧壁上喷射一衬混凝土层2；

S3、加固机构3安装，待一衬混凝土层2凝固后，沿隧道1的内侧壁自下而上的安装加固板31，并通过连接组件32将相邻两个加固板31进行精准定位连接；

S4、锚杆4插设，将锚杆4沿加固板31上的安装孔311插入，接着由椭圆杆51上的开口向锚杆4内注入混凝土，并由锚杆4上的浇注孔43喷入锚孔11内，随后转动封堵板542将椭圆杆51远离锚杆4一端的开口封堵；

S5、启动防脱机构5，通过工具槽5411转动椭圆杆51，椭圆杆51带动加固倒刺52插入锚孔11的内侧壁上；

S6、防水板6铺设；

S7、二衬混凝土层7铺设，搭设钢筋网，并通过台车进行缓凝土浇筑形成二衬混凝土层7。

本申请实施例一种支撑法小半径衬砌结构及施工方法的实施原理为：施工人员进行隧道1施工搭建时，首先在开挖好的隧道1内侧壁上喷射一衬混凝土层2，待一衬混凝土层2凝固后，在一衬混凝土层2表面铺设加固板31，并通过连接组件32进行连接，接着在加固板31和一衬混凝土层2表面钻锚孔11，并将锚杆4插入锚孔11内，随后向椭圆杆51的开口注入混凝土，将锚孔11填充，接着转动封堵板542将椭圆杆51的开口封堵，使混凝土不易流出，随后通过螺丝刀转动旋转块541将锚杆4锁紧，使其与隧道1内侧壁固定牢固，防止脱锚，接着在加固板31的内侧壁上铺设防水板6进行防水处理，最后在防水板6的内侧铺设安装钢筋网，并通过台车浇筑二衬混凝土层7即可；加固机构3和防脱机构5对隧道1内侧壁进一步加固处理，且将锚杆4插入隧道1内后，不易造成锚杆4松动，提高了隧道1的安全性。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。