CN103032080A - 软弱破碎围岩隧道的支护方法 - Google Patents

软弱破碎围岩隧道的支护方法 Download PDF

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刘辉
袁洪志
韩成标
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Abstract

本发明公开了一种软弱破碎围岩隧道的支护方法,属地下工程支护领域。首先按照隧道断面的形状进行开挖,在开挖后的隧道围岩表面喷射混凝土封闭围岩裂隙,其次在拱墙部位施工锚杆,顶部和边墙脚部施作小导管注浆,在锚杆端部挂设钢筋网片,然后施作钢管约束混凝土拱架,拱架沿隧道轴向间隔布置,相邻两榀拱架之间架设钢筋桁架,复喷混凝土。优点是能够保证支护系统具有较好的护表性能,支护系统刚柔相济,既能较高的支护阻力,又能适当变形让压,适用于软弱破碎围岩隧道。

Description

软弱破碎围岩隧道的支护方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种软弱破碎围岩隧道的支护方法,属地下工程支护领域。主要适用于软弱破碎围岩隧道的支护,即深埋软岩、破碎岩石大变形隧道的支护。
背景技术
[0002]目前我国交通建设已经向西部深山、地质条件复杂区域发展,高应力软弱围岩、破碎大变形围岩隧道建设越来越多,采用有效的支护技术是保证围岩稳定和安全生产的关键。
[0003] 对于深埋高应力复杂地质隧道工程,由于岩石在高地应力环境下软化或围岩破碎大变形,采用常规的锚杆支护、喷锚网支护、锚杆加拱架复合支护方法不能提供足够的支护阻力来有效地抵制隧道收敛变形,经常发生支护后初期衬砌挤压开裂,隧道收敛加大,围岩不能稳定的情况,严重影响施工进度。在生产实践中,常常重复采用上述常规支护方式,甚至采用多层套拱施工衬砌,虽然收到一定的效果,但投入大,支护成本高,进度慢,还占用较大建筑空间。
发明内容
[0004] 本发明提供一种软弱破碎围岩隧道的支护方法,该方法不但能够提供高强度支护阻力,而且具有一定的柔性让压作用,能有效控制隧道围岩的收敛大变形。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种软弱破碎围岩隧道的支护方法,其特征在于:采用钢管约束混凝土拱架与钢筋桁架耦合支护结合,具体如下:
[0006] ( I)在软弱破碎岩石隧道表面喷射混凝土封闭围岩表面;
[0007] (2)在隧道拱墙部位钻设锚杆孔施作锚杆I,在隧道顶部和边墙脚部施作锁脚注浆锚管2 ;在所述的锚孔和锁脚注浆锚管内注入水泥浆液或水泥浆-水玻璃双液;
[0008] (3)贴着隧道围岩表面施作钢管约束混凝土支架3和钢筋桁架6 ;钢管约束混凝土支架3和钢筋桁架6之间用马凳筋10固定连接;
[0009] (4)在钢筋桁架上复喷混凝土。
[0010] 所述的钢管约束混凝土支架3由多段空钢管连接组成,段间采用法兰连接或者套筒连接。
[0011] 所述的钢管约束混凝土支架用的钢管为薄壁钢管,钢管外径与壁厚之比大于20。
[0012] 所述的钢筋桁架6由上下布置的双层钢筋网片11和连接在层间的腹杆筋12组成;腹杆筋12与上下钢筋网片焊接连接。
[0013] 所述的钢管约束混凝土支架3和钢筋桁架6之间的马凳筋10采用焊接的方法与钢管约束混凝土支架3和钢筋桁架6焊接连接。
[0014] 所述的锁脚注浆锚管2采用注浆小导管。
[0015] 本发明方法的有益效果是:
[0016]1、钢管约束混凝土支架相比一般的传统的型钢支架如工字钢拱架、钢筋格栅拱架、U型钢支架,刚度高,承载能力强,同等用钢量情况下,钢管约束混凝土拱架的承载力达到工字钢拱架的3倍,经济性突出。
[0017] 2、钢管拱架的圆形截面具有各向相同的惯性矩,在以受压为主的拱架结构中,稳定性高,最大程度减小了因支架受力不均而导致的局部屈曲失稳情况,从而提高了支护系统的整体稳定性。
[0018] 3、钢管约束混凝土拱架施工采用先架设空钢管,再泵送混凝土的工艺,施工速度快,施工质量有保障。且可根据现场地质情况调整钢管型号、直径、混凝土标号等参数,以获得与围岩相适应的支护性能。
[0019] 4、支护系统的钢筋桁架片可以起到很好的柔性让压作用,使得支护系统荷载在达到一定力值后,允许支护产生一定量的变形进行压力释放,从而保证支护系统的稳定。
附图说明
[0020] 图1是本发明支护系统示意图;
[0021] 图2是图1俯视图;
[0022] 图3a是钢管约束混凝土拱架节间连接方式示意图;
[0023] 图3b是钢管约束混凝土拱架节间连接又一示意图;
[0024] 图4是钢管约束混凝土拱架与钢筋桁架片连接平面图;
[0025] 图5是图4的立面图。
[0026] 图中:1.锚杆,2.锁脚注浆导管,3.钢管约束混凝土支架,4.仰拱,5.仰拱填充层,6.钢筋桁架,7.法兰,8.套筒,9.套筒挡板,10.马蹬筋,11.钢筋网片,12.腹杆筋。
具体实施方式
[0027] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0028] 如图1所示,在隧道开挖后初喷混凝土,待初凝后钻孔施作锚杆I和锁脚注浆导管2进行隧道的表面防护和边墙锁脚,然后架设钢管约束混凝土支架3 ;锁脚注浆导管2采用注浆小导管,向锚孔和注浆小导管内注入水泥浆液或水泥浆-水玻璃双液;锚杆和锁脚注浆导管锚入岩层中,对围岩进行挤压兜护。该种支架在架设时是先架设空钢管,然后在空钢管底部开注浆孔,在空钢管顶部开出浆孔。钢管内泵送混凝土工序在单榀钢管支架架设完后进行,也可以在一段距离内空钢管支架全部架设完后一次性进行泵送混凝土施工。
[0029] 如图3 (a)、图3 (b)所示,钢管约束混凝土支架3由多段空钢管连接组成,段间采用法兰连接或者套筒连接两种连接形式。每榀钢管约束混凝土支架3通常由3-4节段组成。钢管约束混凝土支架用的钢管为薄壁钢管,钢管外径与壁厚之比大于20。当空钢管节段间采用图3(a)所示的法兰连接时,先在节段端头焊接上法兰7,然后用螺栓将两个节段的法兰连接起来。当空钢管节段采用图3(b)所示套筒连接时,先在位于下侧的节段的上端头部位焊接一个套筒挡板9,该挡板常用Φ 10的钢筋缠绕钢管3 —周,进行点焊,然后套入比钢管3直径稍大的钢管套筒8,最后将钢管上节段插入钢管套筒8中。
[0030] 如图2所示,钢管约束混凝土支架3是沿着隧道走向间隔设置,间隔距离与地质条件有关。钢管约束混凝土支架3之间连接钢筋桁架片6,钢筋桁架片6与隧道表明相贴,可以预留出适当的变形空间。[0031] 如图4、图5所示,所述的钢筋桁架6由上下布置的钢筋网片11和连接在层间的腹杆筋12组成;腹杆筋12与上下钢筋网片焊接连接。钢管约束混凝土支架3和钢筋桁架6之间的马凳筋10采用焊接的方法与钢管约束混凝土支架3和钢筋桁架6焊接连接在一起,成为一个支护整体。钢筋网片11挂设在锚杆和注浆小导管的端头。
[0032] 待钢管约束混凝土支架3与钢筋桁架6连接好后,即可往钢筋桁架上喷射砂浆或混凝土,并找平。
[0033] 隧底施工仰拱4,仰拱制作材料可根据地质条件选择,也可使用钢管约束混凝土支架3,形成封闭式支架。最后施工仰拱回填层5.
[0034] 隧底根据地质情况可采用钢筋混凝土仰拱、钢管约束混凝土仰拱等或不采用仰
iitJy λ ο
[0035] 该 支护系统可适用于多种形状隧道断面,且易于加工。

Claims (5)

1. 一种软弱破碎围岩隧道的支护方法,其特征在于:采用钢管约束混凝土拱架与钢筋桁架耦合支护结合,具体如下: (1)在软弱破碎岩石隧道表面喷射混凝土封闭围岩表面; (2)在隧道拱墙部位钻设锚杆孔施作锚杆(1),在隧道顶部和边墙脚部施作锁脚注浆锚管(2);在所述的锚孔和锁脚注浆锚管内注入水泥浆液或水泥浆-水玻璃双液; (3)贴着隧道围岩表面施作钢管约束混凝土支架(3)和钢筋桁架(6);钢管约束混凝土支架(3)和钢筋桁架(6)之间用马凳筋10固定连接; (4)在钢筋桁架上复喷混凝土。
2.根据权利要求1所述的软弱破碎围岩隧道的支护方法,其特征在于:所述的钢管约束混凝土支架(3)由多段空钢管连接组成,段间采用法兰连接或者套筒连接。
3.根据权利要求2所述的软弱破碎围岩隧道的支护方法,其特征在于:所述的钢管约束混凝土支架用的钢管为薄壁钢管,钢管外径与壁厚之比大于20。
4.根据权利要求1所述的软弱破碎围岩隧道的支护方法,其特征在于:所述的钢筋桁架(6)由上下布置的双层钢筋网片(11)和连接在层间的腹杆筋(12)组成;腹杆筋(12)与上下钢筋网片焊接连接。
5.根据权利要求1所述的软弱破碎围岩隧道的支护方法,其特征在于:所述的钢管约束混凝土支架(3)和钢筋桁架(6)之间的马凳筋10采用焊接的方法与钢管约束混凝土支架(3)和钢筋桁架(6)焊接连接。
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