CN104775830A - 一种膨胀土隧道拱墙初期支护施工方法 - Google Patents

一种膨胀土隧道拱墙初期支护施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及隧道初期支护技术领域，尤其涉及一种膨胀土隧道拱墙初期支护施工方法。本发明提供的方法，在上台阶工字梁和中台阶工字梁的拱脚外侧面上焊接有三角支撑架，三角支撑架可很好地将拱顶膨胀土沉降的压力分散到隧道两外侧，能够提升上台阶工字钢和中台阶工字钢的承载能力，同时，在上台阶工字钢上相邻工字钢连接处所对应的拱顶上施作自进式径向锚杆，可很大程度上提升上台阶工字钢的连接处的承载力，从而也加强了整个上台阶工字钢的承载力，两中台阶工字钢和上台阶工字钢组成一个封闭的支撑环，很好地限制了已开挖拱顶的沉降，特别是该封闭环的外侧的三角支撑架很好地限制了膨胀土隧道拱顶沉降，提升了膨胀土隧道初期支护的稳定性。

Description

一种膨胀土隧道拱墙初期支护施工方法
技术领域
本发明涉及隧道初期支护技术领域，尤其涉及一种膨胀土隧道拱墙初期支护施工方法。
背景技术
目前，隧道在山区铁路土建施工中占有很大比例，隧道工程一直是土建施工难度较大的工程，且由于隧道围岩强度的难以预判性，更加大了隧道的施工难度。膨胀土隧道施工更是施工风险高，施工难度大的隧道之一。膨胀土遇水易软化，承载力下降，将会导致隧道初期支护拱顶下沉严重，使隧道初期支护不稳定，造成初期支护侵入二次衬砌，严重者甚至会造成隧道坍塌。在膨胀土隧道施工时常规的隧道初期支护方法已不能满足膨胀土隧道对初期支护的要求，特别是限制拱顶严重下沉成为急待解决的难题。
因此，针对以上不足，需要提供一种能够限制膨胀土隧道顶拱沉降的隧道初期支护施工方法。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：采用传统的拱墙支护施工方法对膨胀土隧道进行施工时，将会导致隧道初期支护拱顶下沉严重，使隧道初期支护不稳定，造成初期支护侵入二次衬砌，严重者甚至会造成隧道坍塌。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种膨胀土隧道拱墙初期支护施工方法，包括以下步骤：步骤S1，利用挖掘机按照台阶法开挖出膨胀土隧道段的掌子面上台阶；步骤S2，对掌子面上台阶周边的开 挖面进行初喷混泥土层作业，并在初喷混凝土层上铺设上台阶钢筋网片；步骤S3，将弯成拱形的多个工字钢连接在一起，形成拱形的上台阶工字钢，并在所述在上台阶工字钢的拱脚的外侧面上焊接上台阶三角支撑架；步骤S5，在上台阶工字钢上相邻的工字钢的连接处所对应的拱顶上施做自进式径向锚杆；步骤S6，对掌子面上台阶周边的开挖面复喷混凝土层，在初凝的复喷混凝土层上施做系统锚杆；步骤S7，利用挖掘机按照台阶法挖出膨胀土隧道段的核心土台阶和掌子面中台阶；步骤S8，对掌子面中台阶周边的开挖面进行初喷混凝土层，在初喷混凝土层上铺设中台阶钢筋网片；步骤S9，将弯成拱形的多个工字钢连接在一起形成拱形的中台阶工字钢，所述中台阶工字钢的拱度与掌子面中台阶顶部的拱度相同，并且在所述中台阶工字钢的下端拱脚外侧面上焊接有中台阶三角支撑架；步骤S11，在中台阶工字钢与上台阶工字钢的连接处施做自进式径向锚杆，在中台阶工字钢上复喷混凝土层，在初凝的复喷混凝土层上，施做系统锚杆。
其中，所述步骤S1中，在掌子面上台阶的中心处预留出横断面为梯形的核心土台阶，使掌子面上台阶的横断面呈半口字型。
其中，在步骤S3中，所述上台阶工字钢的拱度与掌子面上台阶顶部的拱度相同。
其中，在所述步骤S3和S5之间还包括有步骤S4：将带有三角支撑架的上台阶工字钢安装到上台阶钢筋网片上。
其中，所述步骤S4中，用锁脚锚管在上台阶工字钢的两端拱脚处进行锚固，将上台阶工字钢锚固锁紧。
其中，所述步骤S9和S11之间还包括步骤S10，将步骤S9中的中台阶工字钢固定在中台阶钢筋网片上。
其中，步骤S10中，用锁脚锚管在中台阶工字钢下端拱脚处进行锚固，将中台阶工字钢锚固锁紧，然后，在中台阶的底部施作临时仰拱钢架，将临时仰拱钢架的两端与中台阶工字钢下端固定连接在一起，在临时仰拱钢架的顶面上布设临时仰拱钢架钢筋网片。
其中，在步骤S9中，向临时仰拱钢架钢筋网片上喷射混凝土。
其中，还包括步骤S12，用挖掘机按照台阶法开挖膨胀土隧道段的掌子面下台阶(18)，开挖完成后对完成的下台阶进行初期支护；和步骤S13，用挖掘机按照台阶法开挖膨胀土隧道段的隧道底部(19)，开挖完成后对完成的隧道底部进行初期支护。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供了一种膨胀土隧道拱墙初期支护施工方法包括以下步骤：步骤S1，利用挖掘机按照台阶法开挖出膨胀土隧道段的掌子面上台阶；步骤S2，对掌子面上台阶周边的开挖面进行初喷混泥土层作业，并在初喷混凝土层上铺设上台阶钢筋网片；步骤S3，将弯成拱形的多个工字钢连接在一起，形成拱形的上台阶工字钢，并在所述在上台阶工字钢的拱脚的外侧面上焊接上台阶三角支撑架；步骤S5，在上台阶工字钢上相邻的工字钢的连接处所对应的拱顶上施做自进式径向锚杆；步骤S6，对掌子面上台阶周边的开挖面复喷混凝土层，在初凝的复喷混凝土层上施做系统锚杆；步骤S7，利用挖掘机按照台阶法挖出膨胀土隧道段的核心土台阶和掌子面中台阶；步骤S8，对掌子面中台阶周边的开挖面进行初喷混凝土层，在初喷混凝土层上铺设中台阶钢筋网片；步骤S9，将弯成拱形的多个工字钢连接在一起形成拱形的中台阶工字钢，所述中台阶工字钢的拱度与掌子面中台阶顶部的拱度相同，并且在所述中台阶工字钢的下端拱脚外侧面上焊接有中台阶三角支撑架；步骤S11，在中台阶工字钢与上台阶工字钢的连接处施做自进式径向锚杆，在中台阶工字钢上复喷混凝土层，在初凝的复喷混凝土层上，施做系统锚杆。本发明提供的隧道顶拱初期支护方法，在上台阶工字梁和中台阶工字梁的拱脚外侧面上焊接有三角支撑架，三角支撑架可很好地将拱顶膨胀土沉降的压力分散到隧道两外侧，能够提升上台阶工字钢和中台阶工字钢的承载能力，同时，在上台阶工字钢上相邻工字钢连接处所对应的拱顶上施作自进式径向锚杆，可很大程度上提升上台阶工字钢的连接处的 承载力，从而也加强了整个上台阶工字钢的承载力，两中台阶工字钢和上台阶工字钢组成一个封闭的支撑环，很好地限制了已开挖拱顶的沉降，特别是该封闭环的外侧的三角支撑架起到了很好地限制膨胀土隧道拱顶沉降的作用；可阻止隧道初期支护顶拱下沉，提升隧道初期支护的稳定性。
附图说明
本发明上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是采用本发明提供的膨胀土隧道拱墙初期支护施工方法进行初期支护的结构示意图。
其中，图1中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
1、超前支护，2、掌子面上台阶，3、核心土台阶，4、初喷混凝土层，5、上台阶钢筋网片，6、上台阶工字钢，7、上台阶三角支撑架，8、锁脚锚管，9、自进式径向锚杆，10、复喷混凝土层，11、系统锚杆，12、掌子面中台阶，13、中台阶钢筋网片，14、中台阶工字钢，15、中台阶三角支撑架，16、临时仰拱钢架，17、临时仰拱钢架钢筋网片，18、掌子面下台阶，19、隧道底部。 
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种膨胀土隧道拱墙初期支护施工方法，主要用于膨胀土隧道拱墙的初期支护，限制膨胀土隧道初期支护的顶拱沉降，使膨胀土隧道顶拱的初期支护具有更好的稳定性；包括以下步骤：步 骤S1，在已完成的前段隧道的超前支护1的防护下利用挖掘机按照台阶法开挖出膨胀土隧道段的掌子面上台阶2，如图1所示，在掌子面上台阶2的中心处预留出横断面为梯形的核心土台阶3，使掌子面上台阶2的横断面呈半口字型；步骤S2，对掌子面上台阶2周边的开挖面进行初喷混泥土层作业，并在初喷混凝土层4上铺设上台阶钢筋网片5，上台阶钢筋网片5的设置可提升初喷混凝土层4的承载能力，可防止开挖出的隧道壁上有碎石掉落；步骤S3，将弯成拱形的多个工字钢连接在一起，形成拱形的上台阶工字钢6，所述上台阶工字钢6的拱度与掌子面上台阶2顶部的拱度相同；并在所述在上台阶工字钢6的拱脚的外侧面上焊接上台阶三角支撑架7，所述上台阶三角支撑架7设置有两个，分别焊接在上台阶工字钢6的拱脚的外侧面上使上台阶工字钢6带有了两翼，上台阶工字钢6带有的两翼很好地将拱顶膨胀土沉降的压力分散到隧道两外侧，可提升上台阶工字钢6的承载能力；步骤S4，将带有三角支撑架的上台阶工字钢6安装到上台阶钢筋网片5上，如图1所示，用锁脚锚管8在上台阶工字钢6的两端拱脚处进行锚固，将上台阶工字钢6锚固锁紧；步骤S5，在上台阶工字钢6上相邻的工字钢的连接处所对应的拱顶上施做自进式径向锚杆9，可很大程度上提升上台阶工字钢6的连接处的承载力，从而也加强了整个上台阶工字钢6的承载力；步骤S6，对掌子面上台阶2周边的开挖面复喷混凝土层10，在初凝的复喷混凝土层10上施做系统锚杆11；步骤S7，利用挖掘机按照台阶法挖出膨胀土隧道段的核心土台阶3和掌子面中台阶12；步骤S8，对掌子面中台阶12周边的开挖面进行初喷混凝土层4，在初喷混凝土层4上铺设中台阶钢筋网片13；步骤S9，将弯成拱形的多个工字钢连接在一起形成拱形的中台阶工字钢14，所述中台阶工字钢14的拱度与掌子面中台阶12顶部的拱度相同，并且在所述中台阶工字钢14的下端拱脚外侧面上焊接有中台阶三角支撑架15，所述中台阶三角支撑架15包括有两个，分别设置在中台阶工字钢14的下端拱脚外侧面上，使得中台阶工字钢14带有了两翼；步骤S10，将步骤S9 中的中台阶工字钢14固定在中台阶钢筋网片13上，用锁脚锚管8在中台阶工字钢14下端拱脚处进行锚固，将中台阶工字钢14锚固锁紧，然后，在中台阶的底部施作临时仰拱钢架16，将临时仰拱钢架16的两端与中台阶工字钢14下端固定连接在一起，在临时仰拱钢架16的顶面上布设临时仰拱钢架钢筋网片17；步骤S11，在中台阶工字钢14与上台阶工字钢6的连接处施做自进式径向锚杆9，在中台阶工字钢14上复喷混凝土层10，在初凝的复喷混凝土层10上，施做系统锚杆11，并向临时仰拱钢架钢筋网片17上喷射混凝土，自进式锚杆的使用可提升中台阶工字钢14的承载能力；步骤S12，用挖掘机按照台阶法开挖膨胀土隧道段的掌子面下台阶18，开挖完成后对完成的下台阶进行初期支护；和步骤S13，用挖掘机按照台阶法开挖膨胀土隧道段的隧道底部19，开挖完成后对完成的隧道底部19进行初期支护，进而完成对膨胀土隧道拱墙的初期支护。
综上所述，本发明提供的膨胀土隧道拱墙初期支护施工方法，在上台阶工字梁和中台阶工字梁的拱脚外侧面上焊接有三角支撑架，三角支撑架可很好地将拱顶膨胀土沉降的压力分散到隧道两外侧，能够提升上台阶工字钢和中台阶工字钢的承载能力，同时，在上台阶工字钢上相邻工字钢连接处所对应的拱顶上施作自进式径向锚杆，可很大程度上提升上台阶工字钢的连接处的承载力，从而也加强了整个上台阶工字钢的承载力，两中台阶工字钢和上台阶工字钢组成一个封闭的支撑环，很好地限制了已开挖拱顶的沉降，特别是该封闭环的外侧的三角支撑架起到了很好地限制膨胀土隧道拱顶沉降的作用；可阻止隧道初期支护顶拱下沉，提升隧道初期支护的稳定性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方 案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种膨胀土隧道拱墙初期支护施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1，利用挖掘机按照台阶法开挖出膨胀土隧道段的掌子面上台阶(2)；
步骤S2，对掌子面上台阶(2)周边的开挖面进行初喷混泥土层作业，并在初喷混凝土层(4)上铺设上台阶钢筋网片(5)；
步骤S3，将弯成拱形的多个工字钢连接在一起，形成拱形的上台阶工字钢(6)，并在所述在上台阶工字钢(6)的拱脚的外侧面上焊接上台阶三角支撑架(7)；
步骤S5，在上台阶工字钢(6)上相邻的工字钢的连接处所对应的拱顶上施做自进式径向锚杆(9)；
步骤S6，对掌子面上台阶(2)周边的开挖面复喷混凝土层(10)，在初凝的复喷混凝土层(10)上施做系统锚杆(11)；
步骤S7，利用挖掘机按照台阶法挖出膨胀土隧道段的核心土台阶(3)和掌子面中台阶(12)；
步骤S8，对掌子面中台阶(12)周边的开挖面进行初喷混凝土层(4)，在初喷混凝土层(4)上铺设中台阶钢筋网片(13)；
步骤S9，将弯成拱形的多个工字钢连接在一起形成拱形的中台阶工字钢(14)，所述中台阶工字钢(14)的拱度与掌子面中台阶(12)顶部的拱度相同，并且在所述中台阶工字钢(14)的下端拱脚外侧面上焊接有中台阶三角支撑架(15)三角支撑架(7)；
步骤S11，在中台阶工字钢(14)与上台阶工字钢(6)的连接处施做自进式径向锚杆(9)，在中台阶工字钢(14)上复喷混凝土层(10)，在初凝的复喷混凝土层(10)上，施做系统锚杆(11)。
2.根据权利要求1所述的膨胀土隧道拱墙初期支护施工方法，其特征在于：所述步骤S1中，在掌子面上台阶(2)的中心处预留出横断面为梯形的核心土台阶(3)，使掌子面上台阶(2)的横断面呈半口字型。
3.根据权利要求1所述的膨胀土隧道拱墙初期支护施工方法，其特征在于：在步骤S3中，所述上台阶工字钢(6)的拱度与掌子面上台阶(2)顶部的拱度相同。
4.根据权利要求1所述的膨胀土隧道拱墙初期支护施工方法，其特征在于：在所述步骤S3和S5之间还包括有步骤S4：将带有三角支撑架(7)的上台阶工字钢(6)安装到上台阶钢筋网片(5)上。
5.根据权利要求4所述的膨胀土隧道拱墙初期支护施工方法，其特征在于：所述步骤S4中，用锁脚锚管(8)在上台阶工字钢(6)的两端拱脚处进行锚固，将上台阶工字钢(6)锚固锁紧。
6.根据权利要求1所述的膨胀土隧道拱墙初期支护施工方法，其特征在于：所述步骤S9和S11之间还包括步骤S10，将步骤S9中的中台阶工字钢(14)固定在中台阶钢筋网片(13)上。
7.根据权利要求6所述的膨胀土隧道拱墙初期支护施工方法，其特征在于：步骤S10中，用锁脚锚管(8)在中台阶工字钢(14)下端拱脚处进行锚固，将中台阶工字钢(14)锚固锁紧，然后，在中台阶的底部施作临时仰拱钢架(16)，将临时仰拱钢架(16)的两端与中台阶工字钢(14)下端固定连接在一起，在临时仰拱钢架(16)的顶面上布设临时仰拱钢架钢筋网片(17)。
8.根据权利要求7所述的膨胀土隧道拱墙初期支护施工方法，其特征在于：在步骤S11中，向临时仰拱钢架钢筋网片(17)上喷射混凝土。
9.根据权利要求1所述的膨胀土隧道拱墙初期支护施工方法，其特征在于：还包括步骤S12，用挖掘机按照台阶法开挖膨胀土隧道段的掌子面下台阶(18)，开挖完成后对完成的下台阶进行初期支护；和步骤S13，用挖掘机按照台阶法开挖膨胀土隧道段的隧道底部(19)，开挖完成后对完成的隧道底部(19)进行初期支护。
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