CN109763852B - 一种适用于松散地层的超前支护结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用于松散地层的超前支护结构及其施工方法，包括钢波纹板和工字钢钢架；钢波纹板通过顶推机打进隧道软弱围岩中形成超前支护，其加固范围为隧道拱顶处；工字钢钢架在隧道开挖一段距离之后架设于钢波纹板下方。本发明拱顶以上采用钢波纹板进行超前支护，能有效增加支撑面积，提高承压能力；采用顶推机进行施工，可以快速有效的将钢波纹板打入设计深度，有效调整设计角度，提高施工质量；增强超前支护在隧道开挖过程中的作用，进一步加固围岩，增强了超前支护的整体性和稳定性，不仅能起到对开挖释放荷载进行传递、调节的作用，还可以在提高钢波纹管刚度的情况下承受荷载，提高隧道开挖过程中的安全性。

Description

一种适用于松散地层的超前支护结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，具体为一种适用于松散地层的超前支护结构及其施工方法。

背景技术

在近几年，随着道路工程的发展和设计跟施工工艺的提高，隧道工程被越来越广泛的应用。当隧道的地质、水文和气候条件十分复杂的时候，由于围岩失稳和地表沉降隧道很容易塌方。实际上，组织隧道开挖是十分困难的，所以施工将会十分困难。因此预支护是一种经济实用的隧道辅助工法，在浅埋暗挖隧道的开挖中发挥了重大作用。预支护技术拥有加固围岩、提高隧道围岩等级及抗渗性能、提高隧道掌子面稳定性和控制地表沉降等较多优点。之前隧道超前支护手段基本采用超前大管棚以及小导管的方法，但是在受力整体性方面或多或少存在一些缺点。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种能够增强开挖面隧道上部的整体性以及稳定性，能够确保开挖过程中隧道的安全性，且承压能力强、安全性高的适用于松散地层的超前支护结构及其施工方法。技术方案如下：

一种适用于松散地层的超前支护结构，包括钢波纹板和工字钢钢架；钢波纹板通过顶推机打进隧道软弱围岩中形成超前支护，其加固范围为隧道拱顶处；工字钢钢架在隧道开挖一段距离之后架设于钢波纹板下方。

进一步的，所述钢波纹板壁厚t为4.0~12.0mm，波距L为125 mm、200 mm、300 mm、380 mm或400mm，波高D为25 mm、55 mm、110 mm、140 mm或150mm。

更进一步的，所述钢波纹板加固范围为隧道拱顶120°范围内的软弱围岩。

更进一步的，所述钢波纹板内外两侧表面设置高分子防腐绝缘涂层。

更进一步的，所述钢波纹板的表面镀锌，镀锌厚度≥84μm。

更进一步的，所述钢波纹板周围的缝隙填充有高强度活性粉末混凝土。

一种适用于松散地层的超前支护结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：采用脚手架搭建顶推平台；

步骤2：在距顶推平台一定距离处进行反力墙的立模、浇筑、以及反力墙墙面钢板环的施工；

步骤3：在顶推平台上安装以及调试顶推机，铺设顶推轨道，对液压缸进行预加压；

步骤4：将钢波纹板吊至指定位置，先通过预先调整的顶推机下部轨道的高度确定钢波纹板打入软弱围岩的角度和位置，再将钢波纹板打入软弱围岩；

步骤5：隧道开挖一段距离之后进行工字钢钢架的安装。

进一步的，所述脚手架连接方式采用扣件式。

更进一步的，所述反力墙浇筑过程为一次完成，中途不中断，以确保受力完整性。

本发明的有益效果是：本发明拱顶以上采用钢波纹板进行超前支护，能有效增加支撑面积，提高承压能力；钢波纹板内外两侧均涂有绝缘防腐材料，能有效抵抗围岩或土体中的腐蚀作用，增加了抗腐蚀能力；采用顶推机进行施工，可以快速有效的将钢波纹板打入设计深度，有效调整设计角度，提高施工质量；增强超前支护在隧道开挖过程中的作用，进一步加固围岩，增强了超前支护的整体性和稳定性，不仅能起到对开挖释放荷载进行传递、调节的作用，还可以在提高钢波纹管刚度的情况下承受荷载，提高隧道开挖过程中的安全性。

附图说明

图1为超前支护结构横断面图。

图2为本发明所用的钢波纹板横断面图。

图3为构筑的顶推平台、反力墙以及顶推机的示意图。

图4为本发明一种适用于松散地层的超前支护结构的流程图。

图中：1-软弱围岩，2-钢波纹板，3-工字钢钢架，4-顶推平台，5-反力墙，6-顶推机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。如图1所示，本发明适用于松散地层的超前支护结构，包括钢波纹板2和工字钢钢架3；钢波纹板2通过顶推机5打进隧道软弱围岩1中形成超前支护，其加固范围为隧道拱顶处；工字钢钢架3在隧道开挖一段距离之后架设于钢波纹板2下方。

图2为钢波纹板横断面图，本实施例的钢波纹板2壁厚为12mm，波距为380mm，波高为140mm，加固范围为隧道拱顶120°范围内的软弱围岩1。且钢波纹板2内外两侧表面设置高分子防腐绝缘涂层，能有效抵抗围岩或土体中的腐蚀作用，增加了抗腐蚀能力。顶推机6将钢波纹板2打进围岩之后，产生的空隙可填充高强度活性粉末混凝土。钢波纹板可根据现场的情况进行分段，每个段落之间通过螺栓、焊接等方式连接，也可通过系统锚杆统一连接。

考虑到顶推过程中的震动力等影响因素，实际顶推过程中瞬时荷载较大，所以顶推平台4脚手架推荐使用扣件式。

施工步骤如下：

步骤一、取消浇筑导向墙，采用脚手架和其他辅助设备，搭建工作平台，脚手架连接方式采用扣件式；由于顶推过程中产生较大的瞬时荷载，推荐采用扣件式，也可以采用其他脚手架连接方式。

步骤二、距离工作平台一定距离，根据设计要求进行反力墙的立模、浇筑、以及反力墙墙面钢板环的施工；反力墙必须按照要求进行验算，包括侧压力验算等，浇筑过程应该一次完成，不得中断，确保受力完整性，提高顶推过程中的安全性。

步骤三、在工作平台上安装以及调试顶推机，包括顶推轨道铺设，液压缸预加压等步骤；顶推轨道的铺设应该综合考虑钢波纹板打进的位置以及角度。

步骤四、顶推机安装完成之后，将钢波纹板吊至指定位置，通过预先调整的顶推机下部轨道的高度确定钢波纹板打入岩体的角度和位置；采用顶推机进行施工，可以快速有效的将钢波纹板打入设计深度，有效调整设计角度，提高施工质量。

步骤五、隧道开挖一段距离之后进行工字钢钢架的安装，和钢波纹板超前支护形成支护体系，进一步提高隧道施工过程中的安全性。

Claims (3)

1.一种适用于松散地层的超前支护结构的施工方法，其特征在于，所述超前支护结构包括钢波纹板(2)和工字钢钢架(3)；钢波纹板(2)通过顶推机(5)打进隧道软弱围岩(1)中形成超前支护，其加固范围为隧道拱顶处；工字钢钢架(3)在隧道开挖一段距离之后架设于钢波纹板(2)下方；

施工方法包括以下步骤：

步骤1：采用脚手架搭建顶推平台(4)；

步骤2：在距顶推平台(4)一定距离处进行反力墙(5)的立模、浇筑、以及反力墙(5)墙面钢板环的施工；

步骤3：在顶推平台(4)上安装以及调试顶推机(6)，铺设顶推轨道，对液压缸进行预加压；

步骤4：将钢波纹板(2)吊至指定位置，先通过预先调整的顶推机(6)下部轨道的高度确定钢波纹板(2)打入软弱围岩(1)的角度和位置；再将钢波纹板(2)打入软弱围岩(1)；

步骤5：隧道开挖一段距离之后进行工字钢钢架(3)的安装。

2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述脚手架连接方式采用扣件式。

3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述反力墙(5)浇筑过程为一次完成，中途不中断，以确保受力完整性。

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