CN110541721A - 一种富水流砂地层全风化围岩隧道的支护体系及施工方法 - Google Patents
一种富水流砂地层全风化围岩隧道的支护体系及施工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110541721A CN110541721A CN201910860029.XA CN201910860029A CN110541721A CN 110541721 A CN110541721 A CN 110541721A CN 201910860029 A CN201910860029 A CN 201910860029A CN 110541721 A CN110541721 A CN 110541721A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tunnel
- steel
- pipe
- arch
- grouting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 34
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 29
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 133
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 133
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 claims description 34
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 30
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 19
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 8
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 6
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 6
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 3
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 abstract description 7
- 238000005192 partition Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 5
- 239000011378 shotcrete Substances 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 239000011440 grout Substances 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 238000007569 slipcasting Methods 0.000 description 2
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001294 Reinforcing steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
- E21D11/04—Lining with building materials
- E21D11/10—Lining with building materials with concrete cast in situ; Shuttering also lost shutterings, e.g. made of blocks, of metal plates or other equipment adapted therefor
- E21D11/105—Transport or application of concrete specially adapted for the lining of tunnels or galleries ; Backfilling the space between main building element and the surrounding rock, e.g. with concrete
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
- E21D11/14—Lining predominantly with metal
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F16/00—Drainage
- E21F16/02—Drainage of tunnels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Lining And Supports For Tunnels (AREA)
Abstract
一种富水流砂地层全风化围岩隧道的支护体系及施工方法，隧道内至少设有四层台阶；台阶与隧道的顶部之间设有钢排架支撑；隧道顶部设置有超前小导管和超前管棚；隧道内设有钢拱架；钢拱架有一组，沿纵向间隔布置；钢拱架的形状与隧道的截面形状相适应；钢拱架上、位于每层台阶的两侧分别设有管棚锁脚；在相邻钢拱架之间的隧道内侧面上铺挂有钢筋网片；钢拱架和钢筋网片外侧满喷有混凝土层；台阶的水平面上、对应钢排架支撑的位置处设有条形基础；在钢排架支撑与钢拱架之间设置有斜撑。本发明解决了传统的施工方法容易造成整体初支结构沉降，施工空间小、无法进行钢架拱脚管棚锁脚加强，拆除中隔壁时风险较大，工序繁杂以及施工速度慢的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于地下工程施工技术领域，特别是一种富水流砂地层全风化围岩隧道的支护体系及施工方法。
背景技术
Ⅵ级富水砂夹石围岩，围岩很差，采用常规CRD工法施工，会造成整体初支结构整体沉降；且CRD施工分为四个小导洞进行施工，施工空间小，无法进行钢架拱脚管棚锁脚加强，拆除中隔壁时风险较大，工序繁杂，施工速度较慢等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种富水流砂地层全风化围岩隧道的支护体系及施工方法，要解决传统的施工方法容易造成整体初支结构沉降，施工空间小、无法进行钢架拱脚管棚锁脚加强，拆除中隔壁时风险较大，工序繁杂以及施工速度慢的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种富水流砂地层全风化围岩隧道的支护体系，设置在开挖中的隧道内；所述隧道的内部，沿纵向至少设有四层台阶；每层台阶与隧道的顶部之间设置有钢排架支撑；所述隧道顶部的土体中设置有超前小导管和超前管棚；所述超前小导管有若干排，沿纵向间隔布置；每排超前小导管沿环向间隔设置；所述超前管棚有若干排，沿纵向间隔布置；每排超前管棚沿环向间隔设置；所述隧道的内部设有钢拱架；所述钢拱架有一组，沿纵向间隔布置；每个钢拱架的形状与隧道的截面形状相适应，且支撑在隧道的内侧；所述钢拱架上、位于每层台阶的两侧分别设有管棚锁脚；在相邻钢拱架之间的隧道内侧面上铺挂有钢筋网片；所述钢拱架和钢筋网片的外侧满喷有混凝土层；所述台阶的水平面上、对应钢排架支撑的位置处设置有条形基础；所述钢排架支撑的顶部支撑在隧道顶部的侧壁上，钢排架支撑的底部支设在条形基础上；在钢排架支撑与其前后侧的钢拱架之间设置有斜撑。
优选的，所述台阶的纵向长度为5～7m，台阶的高度为3.0m～3.1m；所述台阶的踢面为斜面，斜面的倾角为2%～5%。
优选的，所述超前小导管的环向间距为不大于0.4m；相邻两排超前小导管之间的间距为不大于3m；所述超前小导管的长度为4m～5m。
优选的，所述超前管棚设置在隧道的拱顶部位、对应140°的圆心角范围内；每根超前管棚的长度不小于10m，超前管棚向外倾斜插设，且与隧道的纵轴之间的夹角不大于12°；纵向相邻的超前管棚搭接长度不小于3m，环向相邻的超前管棚的间距不大于0.4m。
优选的，纵向相邻的钢拱架之间的间距为不大于0.5m，并且在相邻的钢拱架之间连接有纵向连接杆。
优选的，所述钢拱架的两端底部设置有水平的连接板；所述钢拱架通过连接板与地面连接。
优选的，所述钢排架支撑中纵向相邻的立柱之间的间距为不大于1.2m。
一种富水流砂地层全风化围岩隧道的支护体系的施工方法，包括步骤如下。
步骤一，施工准备和测量放样：根据设计图纸对隧道的开挖部位进行定位；测量开挖数据，在测量时预留10cm～15cm的围岩变形量。
步骤二，施工超前支护：超前支护包括超前小导管和超前管棚；超前小导管的长度为4m～5m，超前小导管的环向间距为不大于0.4m，相邻两排超前小导管之间的间距为不大于3m；超前管棚在拱顶140°的圆心角范围内采用，管棚长度不小于10m，超前管棚向外倾斜插设，且与隧道的纵轴之间的夹角不大于12°，纵向搭接长度不小于3m，环向相邻的超前管棚间距不大于0.4m。
步骤三，对隧道的拱部进行径向注浆加固，注浆管呈梅花型布置；注浆压力为1～2MPa。
步骤四，洞身开挖：洞身开挖采用分台阶交错开挖，第二层台阶至第四层台阶开挖时预留核心土。
步骤五，施工初期支护，具体施工方法如下。
步骤1，施工钢拱架，并在相邻钢拱架之间的隧道拱部及侧墙的内侧面上铺挂钢筋网片。
步骤2，对钢拱架两侧、对应管棚锁脚位置处的土体分别进行注浆,注浆压力为1MPa～2MPa。
步骤3，喷射混凝土层：采用分层湿喷方法进行混凝土层的喷射，分层喷射混凝土层时，后一层喷射在前一层混凝土终凝后进行，隧道的侧墙一次喷射的最大厚度不得超过15cm，隧道的拱部一次喷射的最大厚度不得超过10cm。
步骤4，施工钢拱架两侧的管棚锁脚：管棚锁脚采用管棚机由上而下逐渐向外倾斜插打，管棚锁脚与竖线的夹角为30°～45°；其中，管棚锁脚的上端与钢拱架焊接连接。
步骤5，将钢拱架的两端分别与地面固定，至此施工初期支护施工完毕。
步骤六，施工钢排架支撑：在最上层的台阶顶部施工条形基础，并将钢排架支撑支设在条形基础与隧道的拱顶之间。
步骤七，隧道仰拱部位土体的开挖：仰拱部位土体开挖时，每循环开挖进尺不得大于3m；开挖完毕后进行仰拱的施工。
优选的，在步骤四中洞身开挖前，对隧道上方和隧道两侧的土层进行注浆加固；隧道上方的注浆管从地表插入，且其下端伸入土体中；隧道上方的注浆管的下端与隧道与顶部之间的间距至少为1m，隧道上方的注浆管的纵横间距为不大于2m，注浆压力不小于2MPa；隧道两侧的注浆管从地表插入，且其下端位于仰拱以下至少2m；隧道两侧的注浆管与隧道的侧墙之间的间距为不小于1m，隧道两侧的注浆管的纵向间距不大于2m。
步骤四洞身开挖过程中，在对隧道侧墙开挖前，每榀钢拱架上方的隧道侧壁中增设超前小导管，超前小导管的环向间距不大于0.2m，外插角为10°～15°；
步骤四中洞身开挖的施工中采用短台阶法施工，台阶的长度控制在5～7m。
优选的，在步骤七隧道仰拱部位土体的开挖前，在设计仰拱顶面以上部位的土体中设置超前排水管；排水管布置在隧道的边墙处，每侧隧道的边墙中的排水管竖向间距为不大于2m，纵向间距为不大于4m；每根排水管的埋入端封闭，排水管水平向外倾斜设置，且排水管外插角为10°～15°。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果。
1、本发明的隧道洞内采用了多台阶+钢排架+管棚锁脚的技术，同时在设计仰拱顶面上设置了超前排水管，进行超前引水；洞外采用地表注浆+距边墙外侧1m地表深孔注浆措施，有效控制了拱顶沉降及水平径向收敛，解决了传统的施工方法容易造成整体初支结构沉降，加快了施工进度，保证了初支整体结构的稳定和施工安全。
2、本发明的施工方法有效控制隧道拱顶沉降及水平径向收敛，可实现平行流水作业，施工空间大，在第2～4台阶开挖时，预留约3m宽核心土，在第2和第3台阶两侧开挖后，然后进行对应台阶核心土的开挖，同时作为开挖运输通道，利于机械方便作业。
3、本发明在地表土层注浆加固，减少隧道周围大量裂隙水侵入洞内，同时在设计仰拱顶面上设置了超前排水管，进行超前引水，将在洞内少量裂隙水集中排至积水坑内；本发明采用截水与排水的双重方法，利于过程开挖支护围岩的稳定。
4、本发明在开挖每个台阶钢拱架的拱脚处采用管棚锁脚，并注水玻璃双液浆，确保了钢拱架的拱脚处围岩稳定。
5、本发明的方法总体上采用四层台阶将隧道断面分成四部分依次开挖施工，首先开挖最顶部的第一台阶，并及时进行初期支护，同时在第台阶上施作钢排架支撑；然后依次进行第二台阶、第三台阶和第四台阶开挖、支护；再在每层台阶两侧增设的管棚锁脚，并注双液浆。同时采用洞内引水，洞外地表注浆及距边墙外侧1m地表深孔注浆综合加强措施，有效控制拱顶沉降及水平径向收敛，保证了初支整体结构的稳定，加快了施工进度，保证了施工安全。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明的支护体系布置在隧道中的纵向剖面结构示意图。
图2是本发明中钢排架支撑设置在条形基础与隧道之间的结构示意图。
图3是本发明中钢筋网片布置的纵向剖面结构示意图。
附图标记：1－隧道、2－台阶、3－钢排架支撑、3.1－立柱、4－超前小导管、5－超前管棚、6－钢拱架、7－管棚锁脚、8－钢筋网片、9－条形基础、10－斜撑、11－纵向连接杆、12－连接板。
具体实施方式
隧道的断面尺寸大，应力分布不均，且富水砂夹石，易坍塌；因此，隧道1的一次开挖成型不仅施工非常困难，而且安全风险很大。本发明的方法总体上采用四层台阶2将隧道断面分成四部分依次开挖施工，首先开挖最顶部的第一台阶，并及时进行初期支护，同时在第一台阶上施作钢排架支撑3；然后依次进行第二台阶、第三台阶和第四台阶开挖、支护；再在每层台阶2两侧增设的管棚锁脚7，并注双液浆。同时采用洞内引水，洞外地表注浆及距边墙外侧1m地表深孔注浆综合加强措施，有效控制拱顶沉降及水平径向收敛，保证了初支整体结构的稳定，加快了施工进度，保证了施工安全。
如图1-3所示，这种富水流砂地层全风化围岩隧道的支护体系，设置在开挖中的隧道1内；所述隧道1的内部，沿纵向至少设有四层台阶2；每层台阶2与隧道1的顶部之间设置有钢排架支撑3；所述隧道1顶部的土体中设置有超前小导管4和超前管棚5；所述超前小导管4有若干排，沿纵向间隔布置；每排超前小导管4沿环向间隔设置；所述超前管棚5有若干排，沿纵向间隔布置；每排超前管棚5沿环向间隔设置；所述隧道1的内部设有钢拱架6；所述钢拱架6有一组，沿纵向间隔布置；每个钢拱架6的形状与隧道1的截面形状相适应，且支撑在隧道1的内侧；所述钢拱架6上、位于每层台阶2的两侧分别设有管棚锁脚7；在相邻钢拱架6之间的隧道1内侧面上铺挂有钢筋网片8；所述钢拱架6和钢筋网片8的外侧满喷有混凝土层；所述台阶2的水平面上、对应钢排架支撑3的位置处设置有条形基础9；所述钢排架支撑3的顶部支撑在隧道1顶部的侧壁上，钢排架支撑3的底部支设在条形基础9上；在钢排架支撑3与其前后侧的钢拱架6之间设置有斜撑10。
本实施例中，所述台阶2的纵向长度为5～7m，台阶2的高度为3.0m～3.1m；所述台阶2的踢面为斜面，斜面的倾角为2%～5%。
本实施例中，所述超前小导管4的环向间距为不大于0.4m；相邻两排超前小导管4之间的间距为不大于3m；所述超前小导管4的长度为4m～5m。
本实施例中，所述超前管棚5设置在隧道1的拱顶部位、对应140°的圆心角范围内；每根超前管棚5的长度不小于10m，超前管棚5向外倾斜插设，且与隧道1的纵轴之间的夹角不大于12°；纵向相邻的超前管棚5搭接长度不小于3m，环向相邻的超前管棚5的间距不大于0.4m。
本实施例中，纵向相邻的钢拱架6之间的间距为不大于0.5m，并且在相邻的钢拱架6之间连接有纵向连接杆11。
本实施例中，所述钢拱架6的两端底部设置有水平的连接板12；所述钢拱架6通过连接板12与地面连接。
本实施例中，所述钢排架支撑3中纵向相邻的立柱3.1之间的间距为不大于1.2m。
这种富水流砂地层全风化围岩隧道的支护体系的施工方法，包括步骤如下。
步骤一，施工准备和测量放样：根据设计图纸对隧道1的开挖部位进行定位；测量开挖数据，在测量时注意围岩预留变形量，，一般预留10～15cm的围岩变形量，施工中根据实际地质条件和监控数据结果，适当调整预留变形量，确保衬砌结构的厚度满足设计要求。
步骤二，施工超前支护：超前支护包括超前小导管4和超前管棚5；超前小导管4采用φ42超前小导管，超前小导管4的长度为4m～5m，超前小导管4的环向间距为不大于0.4m，相邻两排超前小导管4之间的间距为不大于3m；超前管棚5在拱顶140°的圆心角范围内采用，管棚长度不小于10m，超前管棚5向外倾斜插设，且与隧道1的纵轴之间的夹角不大于12°，纵向搭接长度不小于3m，环向相邻的超前管棚5间距不大于0.4m。
步骤三，对隧道1的拱部进行小导管的径向注浆加固，注浆管采用4.5mm厚φ42热轧无缝钢花管，间距为1.5m×1.5m，呈梅花型布置；注浆材料为水泥水玻璃双液浆，浆液配合比为：水泥：水玻璃：水=1：0.67：1.22，注浆压力为1～2MPa，施工中根据现场注浆试验情况进行调整完善。
步骤四，洞身开挖：洞身开挖的顺序采用分台阶2交错开挖，利于围岩稳定；隧道洞内开挖采用挖掘机开挖，运输车运渣；第二层台阶2至第四层台阶2开挖时预留核心土；洞身开挖施工中具体要求有如下几点。
1）根据隧道围岩地质情况，洞身开挖采用短台阶法施工，台阶2的长度控制在5～7m。
2）上台阶每循环开挖钢拱架6进尺为：Ⅵ级围岩不大于1榀的钢拱架6间距，钢拱架6落底后应立即施作初期支护。
3）隧道1开挖支护后，初期支护及时施做并封闭成环，Ⅵ级围岩封闭位置距离掌子面不得大于35m。
4）隧道1边墙处每循环开挖支护不得大于2榀，隧道1仰拱开挖前必须完成锁脚、注浆，每次循环不得大于3m。
步骤五，施工初期支护，具体施工方法如下。
步骤1，施工钢拱架6，纵向相邻的钢拱架6之间的间距不大于0.5m，在相邻的钢拱架6之间施工纵向连接杆11，并在相邻钢拱架6之间的隧道1拱部及侧墙的内侧面上铺挂钢筋网片8；全环采用I25a型钢的钢拱架6，纵向连接杆11采用φ22钢筋；钢筋网片8采用φ8的钢筋网片；施工中具体要求有如下几点。
1）纵向相邻的钢拱架6之间断面连接轴向重合，线形平顺，螺栓连接牢固。
2）钢拱架6与围岩或初喷间的间隙采用喷射混凝土喷填密实。
3）钢筋网片8在隧道1的岩面喷射一层混凝土后在铺挂；钢筋网片8与岩面之间喷射混凝土应密实，无空洞；有脱落的石块或混凝土块被钢筋网片8卡住时，应及时清除。
步骤2，钢拱架6立完连接后，对钢拱架6两侧、对应管棚锁脚7位置处的土体分别进行注浆, 注浆材料为水泥水玻璃双液浆，浆液配合比为：水泥：水玻璃：水=1：0.67：1.22，注浆压力为1 MPa～2MPa由于注浆材料采用双液浆，固结时间短，在注浆过程中要持续，中断后无法再注入浆液。
步骤3，喷射混凝土层：喷射的混凝土宜采用强制式搅拌机搅拌，其搅拌时间应不小于1.5min；纤维喷射混凝土搅拌时间应通过现场搅拌试验确定；采用分层湿喷方法进行混凝土层的喷射，隧道1的拱部及边墙喷射C30混凝土，仰拱喷射C25混凝土；分层喷射混凝土层时，后一层喷射在前一层混凝土终凝后进行，隧道1的侧墙一次喷射的最大厚度不得超过15cm，隧道1的拱部一次喷射的最大厚度不得超过10cm；施工过程中标准条件养护试件的留置组数应按设计要求、相关标准规定和实际需要确定，试件的取样与留置必须符合下列规定。
1）每拌制100盘且不超过100m3的同配合比的混凝土，取样不得少于一次。
2）每工作班拌制的同一配合比的混凝土不足100盘时，取样不得少于一次。
3）现浇混凝土的每一结构部位，取样不得少于1次；每次取样应至少留置1组试件。
步骤4，施工钢拱架6两侧的管棚锁脚7：管棚锁脚7采用管棚机由上而下逐渐向外倾斜插打，考虑管棚机的作业空间，锚喷5榀（2.5m），再进行施工管棚锁脚7，管棚锁脚7与竖线的夹角为30°～45°；其中，在每根管棚锁脚7的上端连接用φ22螺纹钢筋制作成的L型连接件与钢拱架6焊接连接。
步骤5，将钢拱架6的两端分别与地面固定，钢拱架6底部采用连接板12和高强度螺栓与地面进行连接，连接板12采用60cm×20cm×1.6cm的钢板与钢拱架6焊接牢固，根据现场情况，保证连接板12与钢拱架6接触面大，采用面悍，使整体受力；连接板12焊接完毕后再视现场情况进行补喷锚混凝土；至此施工初期支护施工完毕。
步骤六，施工钢排架支撑3：在最上层的台阶2顶部施工条形基础9，并将钢排架支撑3支设在条形基础9与隧道1的拱顶之间。
步骤七，隧道1仰拱部位土体的开挖：仰拱部位土体开挖时，每循环开挖进尺不得大于3m；开挖完毕后进行仰拱的施工。
本实施例中，在步骤四中洞身开挖前，对隧道1上方和隧道1两侧的土层进行注浆加固；隧道1上方的注浆管从地表插入，且其下端伸入土体中，隧道1上方的注浆管的下端与隧道1顶部之间的间距至少为1m，隧道1上方的注浆管的纵横间距为不大于2m，注浆压力不小于2MPa；隧道1两侧的注浆管与隧道1的侧墙之间的间距为不小于1m，隧道1两侧的注浆管从地表插入，隧道1两侧的注浆管直径采用φ108，管壁四周排水孔梅花形布置，间距20cm，孔径1cm，隧道1两侧的注浆管下端位于仰拱以下至少2m，纵向间距不大于2m，浆液采用水泥浆，压力不小于2MPa。
步骤四洞身开挖过程中，在对隧道1侧墙开挖前，每榀钢拱架6上方的隧道1侧壁中增设超前小导管4，超前小导管4的环向间距不大于0.2m，管长3.5m，外插角为10°～15°，注浆采用1：1水泥水玻璃双液注浆。
本实施例中，在步骤七隧道1仰拱部位土体的开挖前，在设计仰拱顶面以上部位的土体中设置超前排水管；排水管的管径为φ108，管长为6m；排水管布置在隧道1的边墙处，每侧隧道1的边墙中的排水管竖向间距为不大于2m，纵向间距为不大于4m；每根排水管的埋入端封闭，排水管水平向外倾斜设置，且排水管外插角为10°～15°。
本实施例中，支护体系施工时，在地表和隧道内均布置沉降监测点，地表沉降测点和隧道内沉降测点布置在同一断面里程；地表沉降测点应在隧道开挖前布设，布点应牢固；Ⅳ级围岩隧道拱顶下沉和净空变化的量测断面间距不得大于10m、Ⅴ级围岩不得大于5m。
当隧道1的拱顶下沉、水平收敛速率达5mm/d或位移累计达100mm时，应暂停掘进，并及时分析原因，采用处理措施。
本实施例中，钢拱架6在初喷4cm混凝土后架设，架设完毕后立即喷射混凝土。
本实施例中，钢拱架6利用系统锚杆机锁脚锚杆定位，如不能利用时，可设定位筋定位。钢拱架6应密贴于初喷混凝土面上，空隙处用混凝土垫块楔牢。
上述实施例并非具体实施方式的穷举，还可有其它的实施例，上述实施例目的在于说明本发明，而非限制本发明的保护范围，所有由本发明简单变化而来的应用均落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种富水流砂地层全风化围岩隧道的支护体系，设置在开挖中的隧道（1）内；其特征在于：所述隧道（1）的内部，沿纵向至少设有四层台阶（2）；每层台阶（2）与隧道（1）的顶部之间设置有钢排架支撑（3）；所述隧道（1）顶部的土体中设置有超前小导管（4）和超前管棚（5）；所述超前小导管（4）有若干排，沿纵向间隔布置；每排超前小导管（4）沿环向间隔设置；所述超前管棚（5）有若干排，沿纵向间隔布置；每排超前管棚（5）沿环向间隔设置；所述隧道（1）的内部设有钢拱架（6）；所述钢拱架（6）有一组，沿纵向间隔布置；每个钢拱架（6）的形状与隧道（1）的截面形状相适应，且支撑在隧道（1）的内侧；所述钢拱架（6）上、位于每层台阶（2）的两侧分别设有管棚锁脚（7）；在相邻钢拱架（6）之间的隧道（1）内侧面上铺挂有钢筋网片（8）；所述钢拱架（6）和钢筋网片（8）的外侧满喷有混凝土层；所述台阶（2）的水平面上、对应钢排架支撑（3）的位置处设置有条形基础（9）；所述钢排架支撑（3）的顶部支撑在隧道（1）顶部的侧壁上，钢排架支撑（3）的底部支设在条形基础（9）上；在钢排架支撑（3）与其前后侧的钢拱架（6）之间设置有斜撑（10）。
2.根据权利要求1所示的富水流砂地层全风化围岩隧道的支护体系，其特征在于：所述台阶（2）的纵向长度为5～7m，台阶（2）的高度为3.0m～3.1m；所述台阶（2）的踢面为斜面，斜面的倾角为2%～5%。
3.根据权利要求1所示的富水流砂地层全风化围岩隧道的支护体系，其特征在于：所述超前小导管（4）的环向间距为不大于0.4m；相邻两排超前小导管（4）之间的间距为不大于3m；所述超前小导管（4）的长度为4m～5m。
4.根据权利要求1所示的富水流砂地层全风化围岩隧道的支护体系，其特征在于： 所述超前管棚（5）设置在隧道（1）的拱顶部位、对应140°的圆心角范围内；每根超前管棚（5）的长度不小于10m，超前管棚（5）向外倾斜插设，且与隧道（1）的纵轴之间的夹角不大于12°；纵向相邻的超前管棚（5）搭接长度不小于3m，环向相邻的超前管棚（5）的间距不大于0.4m。
5.根据权利要求1所示的富水流砂地层全风化围岩隧道的支护体系，其特征在于：纵向相邻的钢拱架（6）之间的间距为不大于0.5m，并且在相邻的钢拱架（6）之间连接有纵向连接杆（11）。
6.根据权利要求1所示的富水流砂地层全风化围岩隧道的支护体系，其特征在于：所述钢拱架（6）的两端底部设置有水平的连接板（12）；所述钢拱架（6）通过连接板（12）与地面连接。
7.根据权利要求1所示的富水流砂地层全风化围岩隧道的支护体系，其特征在于：所述钢排架支撑（3）中纵向相邻的立柱（3.1）之间的间距为不大于1.2m。
8.一种权利要求1-7中任意一项所述的富水流砂地层全风化围岩隧道的支护体系的施工方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤一，施工准备和测量放样：根据设计图纸对隧道（1）的开挖部位进行定位；测量开挖数据，在测量时预留10cm～15cm的围岩变形量；
步骤二，施工超前支护：超前支护包括超前小导管（4）和超前管棚（5）；
步骤三，对隧道（1）的拱部进行径向注浆加固，注浆管呈梅花型布置；注浆压力为1～2MPa；
步骤四，洞身开挖：洞身开挖采用分台阶（2）交错开挖，第二层台阶（2）至第四层台阶（2）开挖时预留核心土；
步骤五，施工初期支护，具体施工方法如下：
步骤1，施工钢拱架（6），并在相邻钢拱架（6）之间的隧道（1）拱部及侧墙的内侧面上铺挂钢筋网片（8）；
步骤2，对钢拱架（6）两侧、对应管棚锁脚（7）位置处的土体分别进行注浆,注浆压力为1MPa～2MPa；
步骤3，喷射混凝土层：采用分层湿喷方法进行混凝土层的喷射，分层喷射混凝土层时，后一层喷射在前一层混凝土终凝后进行，隧道（1）的侧墙一次喷射的最大厚度不得超过15cm，隧道（1）的拱部一次喷射的最大厚度不得超过10cm；
步骤4，施工钢拱架（6）两侧的管棚锁脚（7）：管棚锁脚（7）采用管棚机由上而下逐渐向外倾斜插打，管棚锁脚（7）与竖线的夹角为30°～45°；其中，管棚锁脚（7）的上端与钢拱架（6）焊接连接；
步骤5，将钢拱架（6）的两端分别与地面固定，至此施工初期支护施工完毕；
步骤六，施工钢排架支撑（3）：在最上层的台阶（2）顶部施工条形基础（9），并将钢排架支撑（3）支设在条形基础（9）与隧道（1）的拱顶之间；
步骤七，隧道（1）仰拱部位土体的开挖：仰拱部位土体开挖时，每循环开挖进尺不得大于3m；开挖完毕后进行仰拱的施工。
9.根据权利要求8所述的支护体系的施工方法，其特征在于：在步骤四中洞身开挖前，对隧道（1）上方和隧道（1）两侧的土层进行注浆加固；隧道（1）上方的注浆管从地表插入，且其下端伸入土体中，隧道（1）上方的注浆管的下端与隧道（1）顶部之间的间距至少为1m，隧道（1）上方的注浆管的纵横间距为不大于2m，注浆压力不小于2MPa；隧道（1）两侧的注浆管从地表插入，且其下端位于仰拱以下至少2m；隧道（1）两侧的注浆管与隧道（1）的侧墙之间的间距为不小于1m，隧道（1）两侧的注浆管的纵向间距不大于2m；
步骤四洞身开挖过程中，在对隧道（1）侧墙开挖前，每榀钢拱架（6）上方的隧道（1）侧壁中增设超前小导管（4），超前小导管（4）的环向间距不大于0.2m，外插角为10°～15°；
步骤四中洞身开挖的施工中采用短台阶法施工，台阶（2）的长度控制在5～7m。
10.根据权利要求8所述的支护体系的施工方法，其特征在于：在步骤七隧道（1）仰拱部位土体的开挖前，在设计仰拱顶面以上部位的土体中设置超前排水管；排水管布置在隧道（1）的边墙处，每侧隧道（1）的边墙中的排水管竖向间距为不大于2m，纵向间距为不大于4m；每根排水管的埋入端封闭，排水管水平向外倾斜设置，且排水管外插角为10°～15°。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910860029.XA CN110541721A (zh) | 2019-09-11 | 2019-09-11 | 一种富水流砂地层全风化围岩隧道的支护体系及施工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910860029.XA CN110541721A (zh) | 2019-09-11 | 2019-09-11 | 一种富水流砂地层全风化围岩隧道的支护体系及施工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110541721A true CN110541721A (zh) | 2019-12-06 |
Family
ID=68713414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910860029.XA Pending CN110541721A (zh) | 2019-09-11 | 2019-09-11 | 一种富水流砂地层全风化围岩隧道的支护体系及施工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110541721A (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110924959A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-03-27 | 中铁二十局集团第二工程有限公司 | 穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道施工方法 |
| CN110985008A (zh) * | 2020-02-27 | 2020-04-10 | 中铁五局集团第一工程有限责任公司 | 冰水堆积体的隧道施工方法 |
| CN111997627A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-11-27 | 天津爱纷销科技有限公司 | 一种隧道支护结构 |
| CN111997626A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-11-27 | 天津爱纷销科技有限公司 | 一种隧道施工方法 |
| CN112796796A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-05-14 | 中铁四局集团第一工程有限公司 | 一种富水冻融破碎围岩隧道支护方法 |
| CN112943299A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-06-11 | 龚伦 | 一种隧道前沿支护施工方法 |
| CN113153375A (zh) * | 2021-04-08 | 2021-07-23 | 济南城建集团有限公司 | 软弱地基超小净距隧道初支防掉撑减沉支撑体系施工方法 |
| CN113338953A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-09-03 | 中铁二十局集团有限公司 | 一种铁路洞内引出岔线特大断面隧道施工方法 |
| CN113338952A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-09-03 | 中铁二十局集团有限公司 | 一种铁路洞内引出岔线大断面隧道施工方法 |
| CN113464171A (zh) * | 2021-06-10 | 2021-10-01 | 西华大学 | 一种富水冻融破碎围岩隧道支护方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101614125A (zh) * | 2009-07-23 | 2009-12-30 | 中铁九局集团有限公司 | V级围岩隧道施工方法 |
| CN103306683A (zh) * | 2013-06-18 | 2013-09-18 | 中铁隧道集团有限公司 | 一种开挖深埋隧道时洞内综合降水的施工方法 |
| CN105134258A (zh) * | 2015-08-14 | 2015-12-09 | 中国建筑土木建设有限公司 | 全风化ⅵ级围岩隧道多台阶管棚锁脚施工方法 |
| CN108643935A (zh) * | 2018-04-27 | 2018-10-12 | 中铁六局集团天津铁路建设有限公司 | 富水浅埋地质下隧道的施工方法 |
| CN208605184U (zh) * | 2018-06-29 | 2019-03-15 | 中铁十五局集团有限公司 | 一种大断面隧道下穿松散高填土路堤的加固结构 |
-
2019
- 2019-09-11 CN CN201910860029.XA patent/CN110541721A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101614125A (zh) * | 2009-07-23 | 2009-12-30 | 中铁九局集团有限公司 | V级围岩隧道施工方法 |
| CN103306683A (zh) * | 2013-06-18 | 2013-09-18 | 中铁隧道集团有限公司 | 一种开挖深埋隧道时洞内综合降水的施工方法 |
| CN105134258A (zh) * | 2015-08-14 | 2015-12-09 | 中国建筑土木建设有限公司 | 全风化ⅵ级围岩隧道多台阶管棚锁脚施工方法 |
| CN108643935A (zh) * | 2018-04-27 | 2018-10-12 | 中铁六局集团天津铁路建设有限公司 | 富水浅埋地质下隧道的施工方法 |
| CN208605184U (zh) * | 2018-06-29 | 2019-03-15 | 中铁十五局集团有限公司 | 一种大断面隧道下穿松散高填土路堤的加固结构 |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110924959B (zh) * | 2019-12-10 | 2021-09-03 | 中铁二十局集团第二工程有限公司 | 穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道施工方法 |
| CN110924959A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-03-27 | 中铁二十局集团第二工程有限公司 | 穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道施工方法 |
| CN110985008A (zh) * | 2020-02-27 | 2020-04-10 | 中铁五局集团第一工程有限责任公司 | 冰水堆积体的隧道施工方法 |
| CN110985008B (zh) * | 2020-02-27 | 2020-06-09 | 中铁五局集团第一工程有限责任公司 | 冰水堆积体的隧道施工方法 |
| CN111997627A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-11-27 | 天津爱纷销科技有限公司 | 一种隧道支护结构 |
| CN111997626A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-11-27 | 天津爱纷销科技有限公司 | 一种隧道施工方法 |
| CN111997627B (zh) * | 2020-09-09 | 2022-06-10 | 广州市第二市政工程有限公司 | 一种隧道支护结构 |
| CN111997626B (zh) * | 2020-09-09 | 2022-04-15 | 魏强 | 一种隧道施工方法 |
| CN112943299A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-06-11 | 龚伦 | 一种隧道前沿支护施工方法 |
| CN112796796A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-05-14 | 中铁四局集团第一工程有限公司 | 一种富水冻融破碎围岩隧道支护方法 |
| CN113153375A (zh) * | 2021-04-08 | 2021-07-23 | 济南城建集团有限公司 | 软弱地基超小净距隧道初支防掉撑减沉支撑体系施工方法 |
| CN113153375B (zh) * | 2021-04-08 | 2022-12-02 | 济南城建集团有限公司 | 软弱地基超小净距隧道初支防掉撑减沉支撑体系施工方法 |
| CN113464171A (zh) * | 2021-06-10 | 2021-10-01 | 西华大学 | 一种富水冻融破碎围岩隧道支护方法 |
| CN113338952A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-09-03 | 中铁二十局集团有限公司 | 一种铁路洞内引出岔线大断面隧道施工方法 |
| CN113338953A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-09-03 | 中铁二十局集团有限公司 | 一种铁路洞内引出岔线特大断面隧道施工方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110541721A (zh) | 一种富水流砂地层全风化围岩隧道的支护体系及施工方法 | |
| CN205742213U (zh) | 基坑支护结构 | |
| CN106049505B (zh) | 一种深基坑支撑支护体系的施工方法 | |
| CN110318772B (zh) | 黄土地区大跨小净距非对称断面隧道支护结构及施工方法 | |
| CN110905530B (zh) | 穿越断层破碎带的富水软岩隧道稳定性控制施工方法 | |
| CN110924959B (zh) | 穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道施工方法 | |
| CN111502696A (zh) | 暗挖隧道的密网式超前支护系统及施工方法 | |
| CN111997624A (zh) | 一种浅埋大断面暗挖矩形隧道施工方法 | |
| CN111779510B (zh) | 一种高液限红黏土围岩隧道初支侵限换拱方法 | |
| WO2022100346A1 (zh) | 一种富水砂层大直径顶管群进出洞加固结构及施工方法 | |
| CN112663625A (zh) | 一种高寒区浅埋偏压软弱围岩隧道洞口施工及防护方法 | |
| CN112922635B (zh) | 一种水工隧洞开挖支护结构及施工方法 | |
| CN113153308A (zh) | 双联拱隧道塌方段施工方法 | |
| CN110777802A (zh) | 深基坑高低跨支护结构及其施工方法 | |
| CN115324591A (zh) | 一种饱和软黄土隧道分部降水-支护综合施工方法 | |
| CN112443331B (zh) | 扰动敏感地层超小净距大断面群洞并行地铁隧道施工方法 | |
| CN114483081A (zh) | 地形偏压下连拱隧道曲中墙防偏转结构施工方法 | |
| CN113074003A (zh) | 一种泥质砂岩地层小净距隧道变形抑制方法 | |
| CN109209440B (zh) | 大跨径隧道拱顶沉降处理方法 | |
| CN215057408U (zh) | 一种公路隧道斜井与正洞交叉口的加强装置 | |
| CN115506807A (zh) | 隧道下方跨越溶洞的支护结构及其施工方法 | |
| CN205804366U (zh) | 一种渣沟结构 | |
| CN113236285A (zh) | 一种公路隧道斜井与正洞交叉口的加强装置及施工方法 | |
| CN114876474B (zh) | 一种矿山法扩挖盾构井结构的施工方法 | |
| CN212272228U (zh) | 暗挖隧道的密网式超前支护系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20191206 |