CN105804768A - 隧道开挖中钢拱架与钢片共同支护防治拱顶围岩塌方方法 - Google Patents
隧道开挖中钢拱架与钢片共同支护防治拱顶围岩塌方方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种隧道开挖中钢拱架与钢片共同支护防治拱顶围岩塌方方法，包括步骤：进行初喷支护；将钢片固定在拱顶位置处，在钢片两端和中间位置分别放置千斤顶；钢片固定好之后，在钢片预留孔洞处施工锚杆，锚杆与钢片通过螺栓和垫片连接；在钢片两端处通过螺栓与钢拱架进行连接；在钢片四周及钢拱架位置处喷射混凝土，使钢片四周密封良好，通过注浆设备与注浆管相连并进行注浆充填，使钢片与围岩之间充分接触密实；进行锚杆轴力、钢片和钢拱架应力、混凝土应力、围岩收敛和沉降监测。本发明中钢拱架与钢片结构简单，组装方便，能确保隧道围岩体不发生大的垮塌，确保隧道围岩体的稳定性，最终保护人物安全，具有较好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种隧道开挖过程中钢拱架与钢片共同支护防治拱顶围岩塌方的方法。
背景技术
在隧道建设中，塌方是最常见的地质危害之一。一旦塌方发生，不仅造成工期延误、大幅度地提高工程费用，而且也会危及施工、技术人员的生命安全，还会造成工程质量隐患，给维修养护工作带来极大困难，甚至使隧道无法正常使用。因此，对隧道塌方防治的研究已成为隧道界长期关注的焦点。
目前，隧道工程塌方治理主要有插板法、管棚法、冻结法、锚杆法、明挖法、注浆管棚法、注浆法等方法。但每种方法都有自己的局限性，且对于塌方治理的研究仅限于具体的工程实录和经验总结，主要是凭经验估计各种治理手段的合理性、可靠性和经济性。亟需一种全新合理的隧道塌方治理方法，及时有效地治理拱顶围岩塌方，降低施工风险和施工费用，且避免在治理过程中出现二次塌方，保证隧道工程的安全施工。
发明内容
本发明目的针对传统隧道塌方治理技术与方法的不足，提供一种适用于在隧道施工中防治拱顶围岩塌方方法，从而丰富隧道塌方治理技术，降低塌方灾害带来的损失，保证隧道安全施工。
为实现上述目的，本发明提供了一种隧道开挖过程中钢拱架与钢片共同支护防治拱顶围岩塌方的方法，包括以下步骤：
步骤A，隧道上台阶开挖后，进行初喷支护；
步骤B，将预制好的钢片用千斤顶和柱子固定在隧道的拱顶位置处，在钢片两端和中间位置分别放置千斤顶，以确保钢片的稳定；
步骤C，钢片固定好之后，在钢片预留孔洞处施工锚杆，锚杆与钢片通过螺栓和垫片连接；
步骤D，在钢片两端处通过螺栓与钢拱架进行连接；
步骤E，在钢片四周及钢拱架位置处喷射混凝土，使钢片四周密封良好，通过注浆设备与注浆管相连并进行注浆充填，使钢片与围岩之间充分接触密实；
步骤F，进行锚杆轴力、钢片和钢拱架应力、混凝土应力、围岩收敛和沉降监测。
上述各步骤中：
进一步的，所述的钢片，呈90°圆弧状，钢片厚度t＝2mm，长度L＝2m，半径R＝5.6m。
进一步的，所述的钢片，钢片上预留多个孔洞，孔洞在长度方向上呈2排布置，间距为1m，在跨度方向上呈5排布置，间距为1.8m，孔洞直径为50mm。考虑的实际施工，钢片厚度、长度等不宜太大，否则因重量太重给施工造成不便，上述给出的具体尺寸可根据实际施工要求进行调整。
进一步的，所述的钢片，在钢片外侧预先焊接上注浆管，注浆管一端焊接在钢片中心位置处，另一端沿着跨度中心线方向伸出，以便进行后续的注浆工作。注浆不是本专利所要陈述的主要内容，这里提到的注浆就是指施工中一般应用的方法。
进一步的，所述的钢拱架，呈45°圆弧状，半径为5.6m，钢拱架类型为18工字钢钢架，在隧道长度方向间距为1m，并列多排。
本发明的有益效果为：
1.钢片、工字钢拱架根据尺寸要求在钢筋棚预制，检查合格后，运至现场施工，可以大大节省施工时间，提高施工效率。
2.钢片、工字钢拱架结构简单，组装方便，易于施工。
3.钢拱架与钢片组合结构在隧道长度方向上为2米，尺寸较合理，可对隧道内较差围岩段进行有针对性的防治，可节省材料，减少费用。这里主要是考虑施工的方便，若长度太长，会给施工造成不便；此外，针对隧道内较差围岩进行防治，若长度太长，有可能在围岩好差交界处超出太多，造成材料的浪费。
4.该方法不受塌方体内含水量多少的影响，适应面较广。
5.避免了施工中大量的钻孔工作，工序得以减少，确保了塌方治理的安全性与永久性。
6.本发明是针对隧道较差围岩提出的一种防治拱顶围岩塌方的方法，若用钢网，中间有空隙，也会有较小岩块或岩土掉落，起不到全方位的防治作用，而这里用钢片，对拱顶围岩的塌方情况会起到较好的防治作用。
附图说明
图1是钢拱架与钢片共同支护隧道拱顶围岩正视图；
图2是钢拱架与钢片共同支护隧道拱顶围岩侧视图；
图3是钢拱架与钢片共同支护隧道拱顶围岩俯视图；
图4是所设计钢片三维立体图。
其中1、钢片，2、钢拱架，3、预留孔洞，4、锚杆，5、螺栓孔。
具体实施方式
下面结合附图1-4，详细说明隧道施工过程中钢拱架与钢片共同支护防治拱顶围岩塌方的方法及其施工步骤。
预制钢片和钢拱架：
预制多个钢片，每个钢片的形状以及结构都一样，如图4所示：钢片1是弧度为90°的圆弧结构，钢片的厚度t＝2mm，弧长L＝2m，半径R＝5.6m；在钢片1的弧面上预留10个孔洞3，10个孔洞3在长度方向上呈2排布置，两排之间的间距为1m，孔洞3直径为50mm。
钢拱架与钢片组合结构在隧道长度方向上为2米，尺寸较合理，可对隧道内较差围岩段进行有针对性的防治，可节省材料，减少费用。这里主要是考虑施工的方便，若长度太长，会给施工造成不便；此外，针对隧道内较差围岩进行防治，若长度太长，有可能在围岩好差交界处超出太多，造成材料的浪费。
在隧道的跨度方向上布置5排布置钢片，每排间距为1.8m。此外，在钢片1的两侧预先焊接有注浆管，注浆管一端焊接在钢片1中心位置处，另一端沿着跨度中心线方向伸出，以便进行后续的注浆工作。
钢拱架2是弧度为45°的圆弧状结构，半径为5.6m，钢拱架类型为18工字钢钢架，在隧道长度方向间距为1m，并列3排。其中，18工字钢是型钢表中钢的一种型号。
钢片1和钢拱架2均在在钢筋棚预制，检查合格后，运至隧道施工现场。
施工步骤：
步骤A，隧道上台阶开挖后，进行初喷支护，分数次喷射，采用湿喷作业；
步骤B，选择好需要支护的隧道围岩段，将预先设计好的钢片1用千斤顶和柱子固定在拱顶位置处，在钢片1两端和中间位置分别放置千斤顶，以确保钢片1的稳定；
步骤C，钢片1固定好之后，在钢片1预留孔洞3处施工锚杆4，锚杆4采用普通水泥砂浆锚杆，长度为5m，直径为25mm，采用螺纹钢筋。锚杆4与钢片1通过螺栓和垫片连接；
步骤D，在钢片1两端处通过螺栓孔5与钢拱架2进行连接，钢拱架安装前得检查开挖断面的中线及高程，并确定钢拱架安设准确位置及标高；
步骤E，在钢片1四周及钢拱架2位置处喷射混凝土，使钢片1四周密封良好，通过注浆设备与注浆管相连并进行注浆充填，使钢片1与围岩之间充分接触密实；
步骤F，此围岩段支护完成后，进行锚杆4轴力、钢片1和钢拱架2应力、混凝土应力、围岩收敛和沉降监测。
本发明是针对隧道较差围岩提出的一种防治拱顶围岩塌方的方法，若用钢网，中间有空隙，也会有较小岩块或岩土掉落，起不到全方位的防治作用，而这里用钢片，对拱顶围岩的塌方情况会起到较好的防治作用。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (7)
1.一种隧道开挖中钢拱架与钢片共同支护防治拱顶围岩塌方方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A，隧道上台阶开挖后，进行初喷支护；
步骤B，将预先制作好的钢片用千斤顶和柱子固定在隧道的拱顶位置处，在钢片两端和中间位置分别放置千斤顶，以确保钢片的稳定；
步骤C，钢片固定好之后，在钢片预留的孔洞处施工锚杆，锚杆与钢片连接；
步骤D，钢片两端与钢拱架进行连接；
步骤E，在钢片四周及钢拱架位置处喷射混凝土，使钢片四周密封良好，通过注浆设备与注浆管相连并进行注浆充填，使钢片与围岩之间充分接触密实；
步骤F，进行锚杆轴力、钢片和钢拱架应力、混凝土应力、围岩收敛和沉降监测。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的钢片，呈90°圆弧状，钢片厚度t＝2mm，弧长L＝2m，半径R＝5.6m。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的钢片上预留多个孔洞，孔洞在长度方向上呈2排布置，相邻排的间距为1m。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在隧道的跨度方向上设有多排钢片，相邻钢片的间距为1.8m。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述钢片外侧预先焊接上注浆管，注浆管一端焊接在钢片中心位置处，另一端沿着跨度中心线方向伸出，为后续的注浆工作做准备。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的钢拱架，呈45°圆弧状，圆弧半径为5.6m。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钢拱架类型为18工字钢钢架，在隧道长度方向间距为1m，并列设置多排。
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