(19)國家知識產(chǎn)權(quán)局(12)發(fā)明專利(45)授權(quán)公告日2025.07.01(21)申請?zhí)?02011461639.1(22)申請日2020.12.09(43)申請公布日2021.03.09專利權(quán)人北京工業(yè)大學(xué)張濤曹艷輝王麗群鄧洪亮有限公司11203專利代理師張立改E21D20/00(2006.01)E21D21/02(2006.01)審查員劉道東權(quán)利要求書2頁說明書6頁附圖5頁兩側(cè)A區(qū)土體先后分步開挖后安裝邊墻鋼拱架(3.1);頂部B區(qū)開挖完畢后安裝拱頂鋼拱架21.隧道軟巖大變形支護(hù)加固裝置，其特征在于，包括四個部分：拱架橫向連接裝置、拱鋼拱架分為邊墻鋼拱架、仰拱鋼拱架、拱頂鋼拱架、拱腰鋼拱架；隧道底部采用多個仰拱鋼拱架沿隧道長度方向排列支護(hù)加固，隧道兩側(cè)下部分別采用多個邊墻鋼拱架沿隧道長度方向排列支護(hù)加固，隧道兩側(cè)上部分別采用多個拱腰鋼拱架沿隧道長度方向排列支護(hù)加固；隧道頂部采用對個拱頂鋼拱架沿隧道長度方向排列支護(hù)加固；邊墻鋼拱架排列、仰拱鋼拱架排列、拱頂鋼拱架排列、拱腰鋼拱架排列均分別采用拱架橫向連接裝置進(jìn)行固定連接；即鋼拱架中的邊墻鋼拱架、仰拱鋼拱架、拱頂鋼拱架、拱腰鋼拱架均采用沿隧道長度方向并行排列，排列成一排的邊墻鋼拱架、仰拱鋼拱架、拱頂鋼拱架、拱腰鋼拱架均采用拱架橫向連接裝置固定連接；沿隧道的周向，邊墻鋼拱架與拱腰鋼拱架之間端部采用焊接的方式連接，拱頂鋼拱架與拱腰鋼拱架之間端部采用焊接的方式連接；邊墻鋼拱架與仰拱鋼拱架采用拱腳錨固裝置固定連接；拱腳錨固裝置包括H字鋼、長條板狀墊板、錨固樁；H字鋼的長度方向沿隧道長度方向；錨固樁下端斜插入土體，長條板狀墊板的長度方向沿隧道長度方向，沿隧道長度方向設(shè)有多個錨固樁，長條板狀墊板固定焊接到錨固樁的上端面上；長條板狀墊板上固定焊接有隨長條板狀墊板長度走向的H字鋼，H字鋼的下端槽口與長條板狀墊板焊接在一起，邊墻鋼拱架的下端端部插入到H字鋼的上端槽內(nèi)進(jìn)行固定焊接，多個邊墻鋼拱架組成的排列的下端部均固定焊接在H字鋼的上端槽內(nèi)；H字鋼的一側(cè)翼緣板外部與仰拱鋼拱架的一端端面固定焊接在一起，多個仰拱鋼拱架組成的排列的一端的端部與H字鋼的一側(cè)翼緣板外部固定焊接在一起；其中拱架橫向連接裝置是單連桿結(jié)構(gòu)，單連桿結(jié)構(gòu)長度方向沿隧道長度方向，用于把多個邊墻鋼拱架、仰拱鋼拱架、拱頂鋼拱架、拱腰鋼拱架并排牢固地連接在一起形成一個整體的剛性結(jié)構(gòu)；拱架橫向連接裝置包括長條型槽鋼、錨具和錨桿；錨具采用夾片錨具，用在錨桿的端部，用于錨具向槽鋼施加壓力；槽鋼為拱架橫向連接裝置的主體，槽鋼的長度方向與隧道的長度方向一致，在槽鋼槽口與鋼拱架對應(yīng)連接的位置設(shè)卡口，鋼拱架的側(cè)面嵌入卡口中并進(jìn)行焊接固定，便于約束鋼拱架的變形與位置；槽鋼槽的底面按設(shè)計的拱架間距每隔一段設(shè)錨孔，錨孔根據(jù)錨桿的直徑和錨具的尺寸，開取形狀與尺寸，施工時錨桿穿過錨孔同時配合錨具向土體中伸入施工，將槽鋼與土體監(jiān)測控制器包括拱架應(yīng)力監(jiān)控器、錨桿應(yīng)力監(jiān)控器、預(yù)警裝置；拱架應(yīng)力監(jiān)控器安裝到槽鋼上；錨桿應(yīng)力監(jiān)控器安裝于錨具與槽鋼之間；用于檢測拱架應(yīng)力監(jiān)控器、錨桿應(yīng)力監(jiān)控器分布與預(yù)警裝置連接；H字鋼作為錨固板，根據(jù)鋼拱架的型號選擇尺寸，保證邊墻鋼拱架放入H字鋼的槽內(nèi)，仰拱鋼拱架橫截面與H字鋼翼緣板完全接觸；H字鋼與鋼拱架采用焊接方式連接，用于將整個鋼拱架的拱腳處連接為整體；長條板狀墊板采用一定厚度的鋼板，固定于H字鋼上，且下部與錨固樁連接，長條板狀墊板與H字鋼和錨固樁的連接均采用焊接，用于錨固H字鋼和錨固樁的相對位置，實現(xiàn)二者3的固定與連接。2.按照權(quán)利要求1所述的隧道軟巖大變形支護(hù)加固裝置，其特征在于，錨固樁采用鋼管樁，頂部與長條板狀墊板焊接，與豎直方向以傾斜角度嵌入土體中，與土體之間相互作用產(chǎn)生巨大摩擦力，防止整個鋼拱架的沉降與位移。3.按照權(quán)利要求1所述的隧道軟巖大變形支護(hù)加固裝置，其特征在于，監(jiān)測控制器主要作用為：通過監(jiān)測槽鋼的變形和應(yīng)力，從而對鋼拱架的變形監(jiān)測，并通過加固措施對變形進(jìn)行控制；通過監(jiān)測錨具與槽鋼之間的壓力，對錨桿的拉力進(jìn)行監(jiān)控；當(dāng)鋼拱架變形或錨桿拉力超過預(yù)警值時，及時預(yù)警提醒工人對危險區(qū)域進(jìn)行加固。4.按照權(quán)利要求1所述的隧道軟巖大變形支護(hù)加固裝置，其特征在于，拱架應(yīng)力監(jiān)控器安裝于槽鋼上，間隔一定數(shù)量的錨桿安裝一處拱架應(yīng)力監(jiān)控器，用于監(jiān)測鋼拱架施加于槽鋼上的應(yīng)力，同時也可以達(dá)到監(jiān)測鋼拱架和槽鋼的變形情況；對于變形較大的位置及時預(yù)警并予以加固。5.按照權(quán)利要求1所述的隧道軟巖大變形支護(hù)加固裝置，其特征在于，錨桿應(yīng)力監(jiān)控器安裝于錨具與槽鋼之間，通過檢測槽鋼與錨具之間的壓力，實現(xiàn)對錨桿應(yīng)力的監(jiān)控測量。6.按照權(quán)利要求1所述的隧道軟巖大變形支護(hù)加固裝置，其特征在于，預(yù)警裝置與拱架應(yīng)力監(jiān)控器和錨桿應(yīng)力監(jiān)控器有線或無線連接，當(dāng)拱架應(yīng)力監(jiān)控器與錨桿應(yīng)力監(jiān)控器檢測到的應(yīng)力值超過預(yù)警值時，預(yù)警裝置產(chǎn)生報警，提醒對危險區(qū)進(jìn)行加固；在槽鋼和錨桿上分別安裝拱架應(yīng)力監(jiān)控器和錨桿應(yīng)力監(jiān)控器，通過預(yù)警系統(tǒng)實時采集監(jiān)測錨桿所受應(yīng)力，對風(fēng)險區(qū)及時預(yù)警，為隧道安全施工提供可靠的技術(shù)保障。7.按照權(quán)利要求1所述的隧道軟巖大變形支護(hù)加固裝置，其特征在于，將隧道開挖斷面與加固；鋼拱架分段安裝，隧道內(nèi)對應(yīng)的兩側(cè)A1和A2區(qū)土體開挖后安裝邊墻鋼拱架和拱腰鋼拱架；頂部B區(qū)開挖完畢后安裝拱頂鋼拱架，底部和中部對應(yīng)的C區(qū)開挖完畢后安裝仰拱鋼拱架。4一種隧道軟巖大變形支護(hù)加固裝置及方法技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明涉及一種隧道軟巖大變形支護(hù)加固裝置及方法，適用于軟弱圍巖區(qū)公路隧道，鐵路隧道以及其他隧道的施工，屬于隧道施工技術(shù)領(lǐng)域。背景技術(shù)[0002]軟弱圍巖是巖質(zhì)軟弱，承載力低，巖體風(fēng)化嚴(yán)重以及擠壓破碎的圍巖。軟弱圍巖具[0003]公路隧道，鐵路隧道經(jīng)常修建在山區(qū)地帶，隧道穿越山區(qū)地帶的巖體狀況難以確定，當(dāng)遇到軟弱圍巖時隧道施工中機(jī)械開挖或爆破對巖體稍有擾動就有可能面臨塌方的危險。在軟弱圍巖區(qū)隧道施工中會遇到大變形、崩塌的現(xiàn)象，引起隧道的初支結(jié)構(gòu)發(fā)生大變形甚至破壞。[0004]軟弱圍巖遇水易軟化，而且土體自身較為密實，采用注漿加固的方式加固軟弱圍巖施工難度較大，工程成本較高，注漿加固圍巖的施工方式不適用于軟弱圍巖的加固開挖。[0005]軟弱圍巖區(qū)的隧道開挖拱架支護(hù)后會產(chǎn)生沉降和收斂等較大的變形，其主要原因是拱腳處缺乏足夠強(qiáng)度或拱架剛度不足，因此對拱腳處進(jìn)行錨固處理或加強(qiáng)拱架的整體剛度，是減少隧道大變形問題的有效途徑。發(fā)明內(nèi)容[0006]本發(fā)明涉及一種隧道軟巖大變形支護(hù)加固裝置及方法。本方法的優(yōu)點在于施工過程簡便快捷，能夠有效的支撐隧道周圍軟弱巖體，同時對隧道圍巖穩(wěn)定性支撐實時動態(tài)監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定區(qū)域，保證隧道開挖過程中的人員安全。[0007]本發(fā)明中隧道軟巖大變形支護(hù)加固裝置包括四個部分：拱架橫向連接裝置1、拱腳[0008]鋼拱架3分為邊墻鋼拱架3.1、仰拱鋼拱架3.2、拱頂鋼拱架3.3、拱腰鋼拱架3.4;隧道底部采用多個仰拱鋼拱架3.2沿隧道軸線方向排列支護(hù)加固，隧道兩側(cè)下部分別采用多個邊墻鋼拱架3.1沿隧道軸線方向排列支護(hù)加固，隧道兩側(cè)上部分別采用多個拱腰鋼拱架3.4沿隧道軸線方向排列支護(hù)加固；隧道頂部采用多個拱頂鋼拱架3.3沿隧道軸線方向排列支護(hù)加固；[0009]邊墻鋼拱架3.1排列、仰拱鋼拱架3.2排列、拱頂鋼拱架3.3排列、拱腰鋼拱架3.4排列均分別采用拱架橫向連接裝置1進(jìn)行固定連接；即鋼拱架3中的邊墻鋼拱架3.1、仰拱鋼拱架3.2、拱頂鋼拱架3.3、拱腰鋼拱架3.4均采用沿隧道軸線方向平行排列，排列成一排的邊墻鋼拱架3.1、仰拱鋼拱架3.2、拱頂鋼拱架3.3或拱腰鋼拱架3.4均采用拱架橫向連接裝置1固定連接；[0010]沿隧道的環(huán)向，邊墻鋼拱架3.1與拱腰鋼拱架3.4之間端部采用焊接的方式連接，拱頂鋼拱架3.3排列與拱腰鋼拱架3.4之間端部采用焊接的方式連接；邊墻鋼拱架3.1與仰拱鋼拱架3.2采用拱腳錨固裝置2固定連接；5[0011]拱腳錨固裝置2包括H字鋼2.1、墊板2.2、錨固樁2.3;H字鋼2.1的長度方向沿隧道軸線方向；錨固樁2.3下端斜打入土體，長條板狀墊板2.2的長度方向沿隧道軸線方向，沿隧道軸線方向設(shè)有多個錨固樁2.3,長條板狀墊板2.2固定焊接到錨固樁2.3的上端面上；長條板狀墊板2.2上固定焊接有隨長條板狀墊板2.2長度走向的H字鋼2.1,H字鋼2.1的下端槽口與墊板2.2焊接在一起，邊墻鋼拱架3.1的下端端部插入到H字鋼2.1的上端槽內(nèi)進(jìn)行固定焊接，多個邊墻鋼拱架3.1組成的拱架組的下端部均固定焊接在H字鋼2.1的上端槽內(nèi)；H字鋼2.1的一側(cè)翼緣板外部與仰拱鋼拱架3.2的一端端面固定焊接在一起，多個仰拱鋼拱架3.2組成的拱架組的一端的端部與H字鋼2.1的一側(cè)翼緣板外部固定焊接在一起；[0012]其中拱架橫向連接裝置1是單連桿結(jié)構(gòu)，單連桿結(jié)構(gòu)長度方向沿隧道軸線方向用于把多個邊墻鋼拱架3.1、仰拱鋼拱架3.2、拱頂鋼拱架3.3或拱腰鋼拱架3.4并排牢固地連接在一起形成一個整體的剛性結(jié)構(gòu)；拱架橫向連接裝置1包括長條型槽鋼1.1、錨具1.2和錨桿1.3;[0013]槽鋼1.1根據(jù)圍巖軟弱程度和斷面尺寸采用合適型號的槽鋼；錨具1.2采用夾片錨具，根據(jù)施加壓力的需要選擇合適的型號，用在錨桿1.3的端部，用于錨具1.2向槽鋼1.1施加壓力；錨桿1.3根據(jù)工程設(shè)計文件采用合適的類型與長度，錨固時以傾斜打入土體，并施加一定的預(yù)拉力，利用錨具1.2錨固。通過錨具1.2向槽鋼1.1施加壓力，約束槽鋼1.1和鋼拱[0014]槽鋼1.1為拱架橫向連接裝置1的主體，槽鋼1.1的長度方向與隧道軸線方向一致，在槽鋼1.1槽口與鋼拱架3對應(yīng)連接的位置設(shè)卡口1.1.1,卡口1.1.1大小根據(jù)鋼拱架3的型號而開取合適的尺寸，鋼拱架3的側(cè)面嵌入卡口1.1.1中并進(jìn)行焊接固定，便于約束鋼拱架3的變形與位移；[0015]槽鋼1.1槽的底面按設(shè)計的拱架間距每隔一段在合適的位置設(shè)錨孔1.1.2,錨孔1.1.2根據(jù)錨桿1.3的直徑和錨具1.2的尺寸，開取合適形狀與尺寸，施工時錨桿1.3穿過錨孔1.1.2同時配合錨具1.2向土體中伸入施工，將槽鋼1.1與土體固定。[0016]監(jiān)測控制器4包括拱架應(yīng)力監(jiān)控器4.1、錨桿應(yīng)力監(jiān)控器4.2、預(yù)警裝置4.3;拱架應(yīng)力監(jiān)控器4.1安裝到槽鋼1.1上；錨桿應(yīng)力監(jiān)控器4.2安裝于錨具1.2與槽鋼1.1之間；架應(yīng)力監(jiān)控器4.1、錨桿應(yīng)力監(jiān)控器4.2分別與預(yù)警裝置4.3進(jìn)行電路連接或信號連接。[0017]拱腳錨固裝置2是在拱腳兩側(cè)打入錨固樁2.3,并用墊板2.2銷定，包括錨具H字鋼2.1、墊板2.2和錨固樁2.3;主要對鋼拱架3的拱腳處進(jìn)行錨固，并將鋼拱架3的拱腳位置連接為整體共同受力。同時還擁有加強(qiáng)對拱腳約束強(qiáng)度的作用，限制鋼拱架3的沉降和位移。[0018]H字鋼2.1作為錨固板，根據(jù)鋼拱架3的型號選擇合適的尺寸，保證邊墻鋼拱架3.1放入H字鋼2.1的槽內(nèi)，仰拱鋼拱架橫截面3.2與H字鋼2.1翼緣板完全接觸。H字鋼2.1與鋼拱架3采用焊接方式連接，用于將整個鋼拱架3的拱腳處連接為整體。[0019]墊板2.2采用一定厚度的鋼板，固定于H字鋼2.1的合適位置，且下部與錨固樁2.3連接，墊板2.2與H字鋼2.1和錨固樁2.3的連接均采用焊接，用于錨固H字鋼2.1和錨固樁2.3間的對應(yīng)位置。[0020]錨樁2.3采用鋼管樁，頂部與墊板2.2焊接，與豎直方向以一定的傾斜角度斜向嵌入土體中，與土體之間相互作用產(chǎn)生巨大摩擦力，防止整個鋼拱架3的沉降與位移。[0021]監(jiān)測控制器4主要作用為：通過監(jiān)測槽鋼1.1的變形和應(yīng)力，從而對鋼拱架3的變形6監(jiān)測，并通過加固措施對變形進(jìn)行控制；通過監(jiān)測錨具1.2與槽鋼1.1之間的壓力，對錨桿1.3的拉力進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)鋼拱架3變形或錨桿1.3拉力超過預(yù)警值時，及時預(yù)警提醒工人對危險區(qū)域進(jìn)行加固。[0022]拱架應(yīng)力監(jiān)控器4.1安裝于槽鋼1.1上，間隔一定數(shù)量的錨桿1.3安裝一處拱架應(yīng)力監(jiān)控器4.1,用于監(jiān)測鋼拱架3施加于槽鋼1.1上的應(yīng)力，同時也可以達(dá)到監(jiān)測鋼拱架3和槽鋼1.1的變形情況。對于變形較大的位置及時預(yù)警并予以加固。[0023]錨桿應(yīng)力監(jiān)控器4.2安裝于錨具1.2與槽鋼1.1之間，通過檢測槽鋼1.1與錨具1.2之間的壓力，實現(xiàn)對錨桿應(yīng)力的監(jiān)控測量。[0024]預(yù)警裝置4.3利用導(dǎo)線與拱架應(yīng)力監(jiān)控器4.1和錨桿應(yīng)力監(jiān)控器4.2有線或無線連接，當(dāng)拱架應(yīng)力監(jiān)控器4.1與錨桿應(yīng)力監(jiān)控器4.2檢測到的應(yīng)力值超過預(yù)警值時，預(yù)警裝置4.3產(chǎn)生報警，提醒對危險區(qū)進(jìn)行加固。[0025]本發(fā)明在槽鋼1.1和錨桿1.3上分別安裝應(yīng)力拱架應(yīng)力監(jiān)測裝置4.1和錨桿應(yīng)力監(jiān)測裝置4.1,通過預(yù)警系統(tǒng)實時采集監(jiān)測錨桿所受應(yīng)力，對風(fēng)險區(qū)及時預(yù)警，為隧道安全施工提供可靠的技術(shù)保障。[0026]本發(fā)明適用于軟弱圍巖區(qū)域隧道各種開挖方法。本發(fā)明中僅以雙側(cè)壁導(dǎo)坑法結(jié)合本發(fā)明的具體內(nèi)容介紹本發(fā)明在隧道施工中的應(yīng)用。[0027]本發(fā)明將開挖斷面分為4部分，分4步開挖。施工過程包含：雙側(cè)導(dǎo)坑開挖、拱腳錨固裝置2的安裝、鋼拱架3的安裝與加固以及其他后續(xù)工作。鋼拱架3分段安裝，隧道內(nèi)對應(yīng)的兩側(cè)A1和A2區(qū)土體開挖后分別安裝邊墻鋼拱架3.1和拱腰鋼拱架3.4;頂部B區(qū)開挖完畢后安裝拱頂鋼拱架3.3,底部和中部對應(yīng)的C區(qū)開挖完畢后安裝仰拱鋼拱架3.2,所有連接均采用焊接。[0028]拱架橫向連接裝置1適用于拱頂、拱腰、邊墻以及仰拱等各個位置鋼拱架3的加固連接。對于拱頂鋼拱架3.3和仰拱鋼拱架3.2巖體軟弱、易產(chǎn)生大變形區(qū)域可以適當(dāng)采用拱架橫向連接裝置1進(jìn)行多重加固。對于施工結(jié)束后出現(xiàn)大變形的圍巖區(qū)仍可采用拱架橫向連接裝置1進(jìn)行二次加固。[0031](1)拱架橫向連接裝置1可以有效加固軟弱圍巖區(qū)隧道的鋼拱架3,保證隧道的正常施工。[0032](2)拱腳錨固裝置2采用了錨固樁2.3,通過錨固樁2.3與土體的摩擦，實現(xiàn)對鋼拱架3的拱腳的沉降和位移進(jìn)行有效約束。利用H字鋼2.1將鋼拱架3的拱腳連接為一個整體，提高了鋼拱架3的剛度，改善了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體受力性能。[0033](3)監(jiān)測控制器4對隧道的軟弱圍巖的變形進(jìn)行實時監(jiān)控預(yù)警。通過拱架應(yīng)力監(jiān)控器4.1監(jiān)測槽鋼1.1的變形和應(yīng)力，從而對鋼拱架3的變形加以監(jiān)控；通過錨桿應(yīng)力監(jiān)控器4.2監(jiān)測錨具1.2與槽鋼1.1之間的壓力，對錨桿1.3的壓力進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)鋼拱架3變形或錨桿1.3拉力超過預(yù)警值時，及時預(yù)警提醒對危險區(qū)域進(jìn)行加固。附圖說明[0034]圖1鋼拱架整體加固示意圖；7[0035]圖2隧道斷面整體加固示意圖；[0036]圖3拱架橫向加固裝置示意圖；[0037]圖4拱架卡口連接示意圖；[0038]圖5拱架錨固區(qū)連接示意圖；[0039]圖6槽鋼卡口示意圖；[0040]圖7槽鋼錨孔示意圖；[0041]圖8拱腳加固裝置示意圖；[0042]圖9監(jiān)測控制器示意圖；[0043]圖10隧道雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖示意圖。[0044]附圖標(biāo)注：[0049]監(jiān)測控制器4包括：4.1拱架應(yīng)力監(jiān)控器；4.2錨桿應(yīng)力監(jiān)控器；4.3預(yù)警裝置。[0050]槽鋼1.1上存在：1.1.1、卡口和1.1.2、錨孔。具體實施方式[0052]本發(fā)明的能夠保證隧道穿越軟弱圍巖區(qū)域正常施工，減少軟弱圍巖區(qū)域隧道鋼拱架3的變形與位移，為軟弱圍巖區(qū)的隧道施工提供了更穩(wěn)定的支撐方式。本發(fā)明安裝監(jiān)測控制器4,并采用相應(yīng)的預(yù)警系統(tǒng)4.3,當(dāng)隧道軟弱圍巖失穩(wěn)，導(dǎo)致鋼拱架3發(fā)生大變形時，預(yù)警系統(tǒng)4.3及時報警，提醒工人對圍巖進(jìn)行加固。下面結(jié)合該設(shè)備的主要發(fā)明內(nèi)容介紹該本發(fā)明的具體實施方式。由于隧道開挖每次循環(huán)的施工工序相同，以第一次施工循環(huán)介紹具體實施方式。[0053]當(dāng)隧道施工通過超前地質(zhì)預(yù)報檢測隧道掌子面前方圍巖為軟弱圍巖時，停止施工。根據(jù)超前預(yù)報檢測的地質(zhì)狀況以及施工隧道的規(guī)模，選擇本發(fā)明合適的裝置規(guī)格。主要選擇的項目包括：合適尺寸的槽鋼1.1,適當(dāng)?shù)腻^桿1.3類型與長度，夾片錨具1.2的規(guī)格，H字鋼2.1的尺寸，墊板2.2的尺寸和錨固樁2.3的直徑與長度。同時應(yīng)當(dāng)合理的設(shè)計錨桿1.3和錨固樁2.3的角度。[0054]1、雙側(cè)導(dǎo)坑開挖[0055]首先對左右兩側(cè)A1區(qū)和A2區(qū)導(dǎo)坑分別進(jìn)行開挖，并前后錯開一定距離進(jìn)行分步開挖。開挖時應(yīng)當(dāng)注意隧道兩側(cè)的導(dǎo)坑開挖區(qū)域區(qū)高度不應(yīng)當(dāng)超過拱腰高度(h),根據(jù)圍巖狀況和隧道斷面大小選擇合適的循環(huán)開挖長度L。[0056]2、拱腳錨固裝置2的安裝[0057]錨固樁2.3采用鋼管樁，嵌入土體中與土體產(chǎn)生足夠的摩擦力。待A區(qū)土體分別開挖至合適位置處時，即可對錨固樁2.3進(jìn)行放樣，標(biāo)記錨固樁2.3的位置。[0058]利用適當(dāng)?shù)拇驑稒C(jī)械，按照之前設(shè)計對錨固樁2.3的角度，將錨固樁2.3嵌入土體8中。對于深度較大的錨固樁2.3可以分段嵌入，各個分段之間必須保證足夠的焊接強(qiáng)度。[0059]錨固樁2.3嵌入至合適深度由計算確定后，在錨固樁2.3的頂部焊接墊板2.2,然后繼續(xù)利用機(jī)械將錨固樁2.3完全嵌入土體中，并控制墊板2.2至合適的水平位置，以保持拱腳在同一水平線上。[0060]安裝合適數(shù)量的錨固樁2.3后，將H字鋼2.1放置于墊板2.2上，通過焊接方式連接H字鋼2.1與墊板2.2.以此循環(huán)安裝剩余的錨固樁2.1、墊板2.2和H字鋼2.1,H字鋼2.1之間必須采用焊接的方式連接，且必須擁有足夠的焊接強(qiáng)度。將邊墻鋼拱架3.1的底部安裝于H字鋼2.1的槽內(nèi)，在H字鋼2.1的翼緣板約束下，可以抵抗邊墻鋼拱架3.1來自圍巖的水平壓力。邊墻鋼拱架3.1與H字鋼2.1的腹板采用焊接的方式連[0063]第二步：待邊墻鋼拱架3.1安裝一定數(shù)量后，利用機(jī)械配合將槽鋼1.1的卡口1.1.1卡住邊墻鋼拱架3.1。槽鋼1.1的卡口1.1.1尺寸和位置要求與鋼拱架3匹配。槽鋼1.1的卡口1.1.1與邊墻鋼拱架3.1對應(yīng)后，將卡口1.1.1處的邊墻鋼拱架3.1與槽鋼1.1的卡口1.1.1焊接，一方面要求固定槽鋼1.1在邊墻鋼拱架3.1上的位置，同時也保證槽鋼1.1與鋼拱架3的連接強(qiáng)度。[0064]第三步：槽鋼1.1固定后，及時對錨桿1.3施加應(yīng)力對結(jié)構(gòu)進(jìn)行錨固。穿過槽鋼1.1的錨孔1.1.2,并將設(shè)置一定的角度α在隧道圍巖上進(jìn)行鉆孔，通過錨孔1.1.2向隧道圍巖插入錨桿1.3,并利用水泥砂漿填充孔隙。錨桿1.3施加完畢，水泥砂漿達(dá)到一定強(qiáng)度后，利用錨具1.2將槽鋼1.1錨固緊密，對錨桿1.2施加一定的預(yù)拉力。在槽鋼1.1上合適的位置施加拱架應(yīng)力監(jiān)控器4.1,并利用導(dǎo)線連接到預(yù)警系統(tǒng)4.3。當(dāng)巖體軟弱對鋼拱架3壓力增大時，槽鋼1.1產(chǎn)生變形隨之增大。當(dāng)槽鋼1.1變形到達(dá)一定程度時，拱架應(yīng)力監(jiān)控器4.1觸發(fā)預(yù)警系統(tǒng)4.3,提醒及時加固變形區(qū)域。[0065]按照相同的方式安裝拱腰鋼拱架3.4以及鋼拱架橫向加固裝置1。[0066]第四步：待邊墻完成一個循環(huán)的鋼拱架3.1當(dāng)上側(cè)土體開挖至合適距離時，機(jī)械配合安裝拱腰鋼拱架3.4.安裝拱腰鋼拱架3.4時，利用相關(guān)機(jī)械將拱架吊起固定至預(yù)定位置，在接頭處利用焊接方式完成邊墻鋼拱架3.1與拱腰鋼拱架3.4的連接，且保證焊接強(qiáng)度。連接后利用拱架橫向連接裝置1對拱腰鋼拱架3.4按照相同的方式進(jìn)行連接與錨固。跟隨B區(qū)土體的開挖依次完成拱腰鋼拱架3.4的安裝