CN104405399A - 一种穿越流沙地层隧道开挖支护体工法 - Google Patents

一种穿越流沙地层隧道开挖支护体工法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种穿越流沙地层隧道开挖支护工法，采用在拱部钢架外侧及掌子面，设置薄木板插板，拱部利用超前小导管，在小导管外侧进行插板；掌子面插板，核心土周边打设导管，在拱部超前与核心土导管上，贴近掌子面焊钢筋，间距适合挡住薄木板，插板与围岩面满铺，预留好核心土等其他相关措施；在开挖工程中，将隧道掌子面分上、中、下三台阶，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开、平行推进，快速建立支护体系结构。本施工方法能够有效防范砂层流沙的危险，施工安全性高。

Description

一种穿越流沙地层隧道开挖支护体工法

技术领域

[0001] 本发明涉及隧道施工领域，尤其涉及一种穿越流沙地层隧道开挖支护体工法。

背景技术

[0002] 当今社会，交通系统的发展直接制约着国家综合实力的发展。在我国复杂的地形中存在大量流沙地层，流沙地层不同于一般软岩、土的特性，其具有流变性，造成该地层隧道成洞困难，稳定性差，支护难度大。目前国内外针对该地层隧道施工进度慢，稳定性差，施工安全性低。

[0003] 鉴于上述缺陷，本发明作者经过长时间的研究和实践获取了本创作。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种穿越流沙地层隧道开挖支护体工法，用以克服上述技术缺陷。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供一种穿越流沙地层隧道开挖支护体工法，该具体过程为:

[0006] 步骤a，施作超前支护，进行掌子面核心土的插钢管作业；

[0007] 步骤b，开挖上台阶，在拱部和掌子面设置薄木板插板，施作上台阶导坑周边的永久初期支护；

[0008] 步骤c,施作锁脚锚杆、系统锚杆,安装临时横撑钢架；

[0009] 步骤d，开挖中台阶，施作中台阶导坑周边的永久初期支护和临时仰拱支护；

[0010] 步骤e,开挖下台阶,施作下台阶导坑周边的永久初期支护；

[0011] 步骤f.，开挖隧底，施作隧底初期支护，初期支护封闭成环；

[0012] 步骤g，仰拱初期支护、二衬和填充。

[0013] 进一步地，在上述步骤a中，该具体过程为:

[0014] 步骤al，超前支护:利用上一循环架立的钢架进行施作超前小导管注浆支护，形成顶部孤形护顶；选用L = 2.6m, Φ42小导管进行预注浆，隧道拱顶左侧小导管环向间距为10cm，拱顶右侧小导管环向间距为30cm，注浆浆液采用水灰比为1:1的水泥单液浆；

[0015] 步骤a2，掌子面核心土插钢管作业。

[0016] 进一步地，在上述步骤b中，该具体过程为:

[0017] 步骤bl，开挖上台阶:环形开挖上台阶，每循环进尺0.4m,预留核心土 ；

[0018] 步骤b2，在拱部设置薄木板插板:拱部利用超前小导管，在小导管外侧进行插板，插板厚度为3mm，宽度为20〜30cm ；

[0019] 步骤b3，在所述的掌子面设置薄木板插板:在掌子面设置薄木板插板，插板厚度为3mm,宽度为20〜30cm,长度为0.4〜0.6m ;在所述的拱部超前与核心土导管上,贴近掌子面焊钢筋，间距适合挡住薄木板，插板与围岩面满铺；

[0020] 步骤b4，施作上台阶导坑周边的永久初期支护及临时仰拱:铺设钢筋网、架立钢架，并施作上台阶导坑周边的永久初期支护的径向系统锚杆、超前支护、喷混凝土 ；钢架支撑选用I20b工字钢，间距为0.4/榀，左侧拱部均在钢架外侧，靠近围岩侧，设置木插板，插板厚度为4mm,宽度为20cm,长度为0.4-0.6m ;钢拱架纵向连接筋环向间距为0.5m,设置在钢拱架内侧，远离围岩侧；临时仰拱采用118工字钢、厚度为25cm的C20喷射混凝土。

[0021] 进一步地，在上述步骤c中，该具体过程为:

[0022] 步骤cl,施作锁脚锚杆和系统锚杆:每棍!施作两根系统锚杆，锁脚锚管以上Im,左右侧各施作2根锁脚锚杆；

[0023] 步骤c2，临时横撑钢架安装:因上台阶要留2〜3m核心土，故临时横撑在掌子面后2〜3m处安装，随掌子面进尺，后方超过3m的核心土挖除，紧跟安装临时横撑，并喷射混凝土。

[0024] 根据权利要求1所述的穿越流沙地层隧道开挖支护体工法，其特征在于，在上述步骤d中，该具体过程为:

[0025] 步骤dl，开挖中台阶:上台阶施工至适当距离后，开挖中台阶，利用上一循环架立的钢架支护，开挖中台阶，每循环进尺0.4m;中台阶施工时，需与上台阶拉开距离，控制在5〜6m左右；

[0026] 步骤d2，施作中台阶导坑周边的永久初期支护和临时仰拱支护:铺设钢筋网、架立钢架、打设锁脚锚杆左右各2根、锁脚锚管左右各2根，喷射混凝土 ；钢架支撑选用I20b工字钢，间距为0.4/榀，左侧拱部均在钢架外侧，靠近围岩侧，设置木插板，插板厚度为4mm,宽度为20cm，长度为0.4-0.6m ;钢拱架纵向连接筋环向间距为0.5m，设置在钢拱架内侦牝远离围岩侧；临时仰拱采用118工字钢、厚度为25cm的C20喷射混凝土。

[0027] 进一步地，在上述步骤f中，该具体过程为:

[0028] 步骤Π，开挖下台阶:利用上一循环架立的钢架支护，开挖下台阶，每循环进尺

0.6m ;下台阶施工时,需与中台阶拉开距离,控制在5〜6m左右；

[0029] 步骤f2，施作下台阶导坑周边的永久初期支护及临时仰拱:铺设钢筋网、架立钢架、打设锁脚锚杆左右各2根、锁脚锚管左右各2根，喷混凝土 ；钢架支撑选用I20b工字钢，间距为0.4/福,左侧拱部均在钢架外侧,靠近围岩侧,设置木插板,插板厚度为4mm,宽度为20cm，长度为0.4-0.6m ;钢拱架纵向连接筋环向间距为0.5m，设置在钢拱架内侧，远离围岩侦牝；临时仰拱采用118工字钢、厚度为25cm的C20喷射混凝土。

[0030] 进一步地，在上述步骤g中，该具体过程为:

[0031] 步骤gl，仰拱初期支护:每循环开挖长度为3m，开挖后及时施作仰拱初期支护，完成两个隧底开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度为6m ；

[0032] 步骤g2,仰拱二衬:每6m施工一次,仰拱二衬超前仰拱填充6m ；

[0033] 步骤g3,仰拱填充,每6m施工一次。

[0034] 与现有技术相比本发明的有益效果为，本工法工艺简单，针对流沙地层能够起到

[0035] 有效的支护效果，提高了作业安全性。

附图说明

[0036] 图1为本发明穿越流沙地层隧道开挖支护体工法的流程示意图；

[0037] 图2为本发明三台阶临时仰拱施工工序纵断面图。

具体实施方式

[0038] 以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

[0039] 本发明穿越流沙地层隧道开挖支护体系法的工艺原理是:在拱部钢架外侧及掌子面，设置薄木板插板，拱部利用超前小导管，在小导管外侧进行插板；掌子面插板，核心土周边打设导管，在拱部超前与核心土导管上，贴近掌子面焊钢筋，间距适合挡住薄木板，插板与围岩面满铺，预留好核心土等其他相关措施。在开挖工程中，将隧道掌子面分上、中、下三台阶，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开、平行推进，快速建立支护体系结构，确保工程质量和施工安全。

[0040] 请参阅图1所示，其为本发明穿越流沙地层隧道开挖支护体系法的流程示意图，图2为本发明三台阶临时仰拱施工工序纵断面图，图中，系统径向锚杆1，拱部超前支护2、喷射混凝土 3、钢架4、拱墙衬砌5、隧底填充6、仰拱7，本工法按照开挖①部、②部、③部的工序先后开挖。

[0041] 该具体过程为:

[0042] 步骤a，施作超前支护2，进行掌子面核心土的插钢管作业；

[0043] 步骤b，开挖上台阶，在拱部和掌子面设置薄木板插板，施作上台阶导坑周边的

[0044] 永久初期支护；

[0045] 步骤c,施作锁脚锚杆、系统锚杆1，安装临时横撑钢架；

[0046] 步骤d，开挖中台阶，施作中台阶导坑周边的永久初期支护和临时仰拱支护；

[0047] 步骤e,开挖下台阶,施作下台阶导坑周边的永久初期支护；

[0048] 步骤f，开挖隧底，施作隧底初期支护，初期支护封闭成环；

[0049] 步骤g，仰拱初期支护、二衬和填充。

[0050] 其中在步骤a中，包括:

[0051] 步骤al，超前支护:步骤al，超前支护:利用上一循环架立的钢架进行施作超前小导管注浆支护，形成顶部孤形护顶；选用L = 2.6m，Φ42小导管进行预注浆，隧道拱顶左侧小导管环向间距为10cm，拱顶右侧小导管环向间距为30cm，注浆浆液采用水灰比为1:1的水泥单液浆；

[0052] 步骤a2，掌子面核心土插钢管作业。

[0053] 在步骤b中，包括:

[0054] 步骤bl，开挖上台阶:环形开挖上台阶，每循环进尺0.4m，预留核心土 ；

[0055] 步骤b2，在拱部设置薄木板插板:拱部利用超前小导管，在小导管外侧进行插板，插板厚度为3mm，宽度为20〜30cm ；

[0056] 步骤b3，在掌子面设置薄木板插板:在掌子面设置薄木板插板,插板厚度为3_，宽度为20〜30cm，长度为0.4〜0.6m。在拱部超前与核心土导管上，贴近掌子面焊钢筋，间距适合挡住薄木板，插板与围岩面满铺；

[0057] 步骤b4，施作上台阶导坑周边的永久初期支护及临时仰拱:铺设钢筋网、架立钢架，并施作上台阶导坑周边的永久初期支护的径向系统锚杆、超前支护、喷混凝土；钢架支撑选用I20b工字钢，间距为0.4/榀，左侧拱部均在钢架外侧，靠近围岩侧，设置木插板，插板厚度为4mm,宽度为20cm,长度为0.4-0.6m ;钢拱架纵向连接筋环向间距为0.5m,设置在钢拱架内侧，远离围岩侧；临时仰拱采用118工字钢、厚度为25cm的C20喷射混凝土。

[0058] 在步骤c中，包括:

[0059] 步骤Cl，施作锁脚锚杆和系统锚杆:每榀施作两根系统锚杆，锁脚锚管以上lm，左右侧各施作2根锁脚锚杆；

[0060] 步骤c2，临时横撑钢架安装:因上台阶要留2〜3m核心土，故临时横撑在掌子面后2〜3m处安装，随掌子面进尺，后方超过3m的核心土挖除，紧跟安装临时横撑，并喷射混凝土。

[0061] 在步骤d中，包括:

[0062] 步骤dl，开挖中台阶:上台阶施工至适当距离后，开挖中台阶台阶，利用上一循环架立的钢架支护，开挖中台阶，每循环进尺0.4m;中台阶施工时，需与上台阶拉开距离，控制在5〜6m左右；

[0063] 步骤d2，施作中台阶导坑周边的永久初期支护和临时仰拱支护:；钢架支撑选用I20b工字钢，间距为0.4/榀，左侧拱部均在钢架外侧，靠近围岩侧，设置木插板，插板厚度为4mm，宽度为20cm，长度为0.4-0.6m ;钢拱架纵向连接筋环向间距为0.5m，设置在钢拱架内侧，远离围岩侧；临时仰拱采用118工字钢、厚度为25cm的C20喷射混凝土。

[0064] 在步骤f中，包括:

[0065] 步骤Π，开挖下台阶:利用上一循环架立的钢架支护，开挖下台阶，每循环进尺

0.6m ;下台阶施工时,需与中台阶拉开距离,控制在5〜6m左右；

[0066] 步骤f2，施作下台阶导坑周边的永久初期支护及临时仰拱:铺设钢筋网、架立钢架、打设锁脚锚杆左右各2根、锁脚锚管左右各2根，喷混凝土 ；钢架支撑选用I20b工字钢，间距为0.4/福,左侧拱部均在钢架外侧,靠近围岩侧,设置木插板,插板厚度为4mm,宽度为20cm，长度为0.4-0.6m ;钢拱架纵向连接筋环向间距为0.5m，设置在钢拱架内侧，远离围岩侦牝；临时仰拱采用118工字钢、厚度为25cm的C20喷射混凝土。

[0067] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，对发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种穿越流沙地层隧道开挖支护体工法，其特征在于，该具体过程为: 步骤^施作超前支护，进行掌子面核心土的插钢管作业； 步骤I开挖上台阶，在拱部和掌子面设置薄木板插板，施作上台阶导坑周边的永久初期支护； 步骤0，施作锁脚锚杆、系统锚杆，安装临时横撑钢架； 步骤山开挖中台阶，施作中台阶导坑周边的永久初期支护和临时仰拱支护； 步骤6，开挖下台阶，施作下台阶导坑周边的永久初期支护； 步骤？，开挖隧底，施作隧底初期支护，初期支护封闭成环； 步骤8，仰拱初期支护、二衬和填充。
2.根据权利要求1所述的穿越流沙地层隧道开挖支护体工法，其特征在于，在上述步骤3中，该具体过程为: 步骤31，超前支护:利用上一循环架立的钢架进行施作超前小导管注浆支护，形成顶部孤形护顶；选用[=2.6% 042小导管进行预注浆，隧道拱顶左侧小导管环向间距为10(3111，拱顶右侧小导管环向间距为30(3111，注浆浆液采用水灰比为1: 1的水泥单液浆； 步骤…，掌子面核心土插钢管作业。
3.根据权利要求1所述的穿越流沙地层隧道开挖支护体工法，其特征在于，在上述步骤6中，该具体过程为: 步骤化，开挖上台阶:环形开挖上台阶，每循环进尺0.細，预留核心土 ； 步骤62，在拱部设置薄木板插板:拱部利用超前小导管，在小导管外侧进行插板，插板厚度为3111111，宽度为20〜30。111 ； 步骤旧，在所述的掌子面设置薄木板插板:在掌子面设置薄木板插板，插板厚度为3111111,宽度为20〜30(3111，长度为0.4〜0.6111 ；在所述的拱部超前与核心土导管上,贴近掌子面焊钢筋，间距适合挡住薄木板，插板与围岩面满铺； 步骤64，施作上台阶导坑周边的永久初期支护及临时仰拱:铺设钢筋网、架立钢架，并施作上台阶导坑周边的永久初期支护的径向系统锚杆、超前支护、喷混凝土 ；钢架支撑选用120¾工字钢，间距为0.4/榀，左侧拱部均在钢架外侧，靠近围岩侧，设置木插板，插板厚度为4臟，宽度为20(^1，长度为0.4-0.6111 ；钢拱架纵向连接筋环向间距为0.5%设置在钢拱架内侧，远离围岩侧；临时仰拱采用118工字钢、厚度为25(^1的020喷射混凝土。
4.根据权利要求1所述的穿越流沙地层隧道开挖支护体工法，其特征在于，在上述步骤0中，该具体过程为: 步骤。1，施作锁脚锚杆和系统锚杆:每棍I施作两根系统锚杆，锁脚锚管以上加，左右侧各施作2根锁脚锚杆； 步骤02，临时横撑钢架安装:因上台阶要留2〜30核心土，故临时横撑在掌子面后2〜30处安装，随掌子面进尺，后方超过30的核心土挖除，紧跟安装临时横撑，并喷射混凝土。
5.根据权利要求1所述的穿越流沙地层隧道开挖支护体工法，其特征在于，在上述步骤(1中，该具体过程为: 步骤也，开挖中台阶:上台阶施工至适当距离后，开挖中台阶，利用上一循环架立的钢架支护，开挖中台阶，每循环进尺0.4111 ；中台阶施工时,需与上台阶拉开距离,控制在5〜6111左右； 步骤d2，施作中台阶导坑周边的永久初期支护和临时仰拱支护:铺设钢筋网、架立钢架、打设锁脚锚杆左右各2根、锁脚锚管左右各2根，喷射混凝土 ；钢架支撑选用120b工字钢，间距为0.4/亂左侧拱部均在钢架外侧，靠近围岩侧，设置木插板，插板厚度为4mm，宽度为20cm，长度为0.4-0.6m ;钢拱架纵向连接筋环向间距为0.5m，设置在钢拱架内侧，远离围岩侧；临时仰拱采用118工字钢、厚度为25cm的C20喷射混凝土。
6.根据权利要求1所述的穿越流沙地层隧道开挖支护体工法，其特征在于，在上述步骤f中，该具体过程为: 步骤fl，开挖下台阶:利用上一循环架立的钢架支护，开挖下台阶，每循环进尺0.6m ；下台阶施工时，需与中台阶拉开距离，控制在5〜6m左右； 步骤f2，施作下台阶导坑周边的永久初期支护及临时仰拱:铺设钢筋网、架立钢架、打设锁脚锚杆左右各2根、锁脚锚管左右各2根，喷混凝土 ；钢架支撑选用I20b工字钢，间距为0.4/福,左侧拱部均在钢架外侧,靠近围岩侧，设置木插板,插板厚度为4mm,宽度为20cm，长度为0.4-0.6m ;钢拱架纵向连接筋环向间距为0.5m，设置在钢拱架内侧，远离围岩侦牝；临时仰拱采用118工字钢、厚度为25cm的C20喷射混凝土。
7.根据权利要求1所述的穿越流沙地层隧道开挖支护体工法，其特征在于，在上述步骤g中，该具体过程为: 步骤gl，仰拱初期支护:每循环开挖长度为3m，开挖后及时施作仰拱初期支护，完成两个隧底开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度为6m ； 步骤g2,仰拱二衬:每6m施工一次,仰拱二衬超前仰拱填充6m ； 步骤g3,仰拱填充,每6m施工一次。
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