CN111022071B - 中微风化花岗岩段钻爆法隧道的全断面衬砌的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种中微风化花岗岩段钻爆法隧道的全断面衬砌的施工方法，包括：初期支护施作；沿隧道断面纵向间隔架设格栅钢支撑装置，格栅钢支撑装置由若干钢格栅节段现场拼装形成若干个拱环支撑结构，将相邻拱环支撑结构之间通过连接筋连接为一体；待初支变形稳定后，施作底座和水平底梁，将工厂预制的底座吊装至施工现场，将底座沿隧道轴线方向布置，底座定位完成后采用锁地锚杆进行固定，沿纵向依次拼装；在两侧底座之间浇筑水平底梁，水平底梁将两侧的底座连接成一体；待底座及底梁达到设计强度后，安装装配式衬砌拱环，每环装配式衬砌拱环安装于两侧底座之间，将装配式衬砌拱环的两端部插入底座的凹槽内，并通过螺栓连接为一体。

Description

中微风化花岗岩段钻爆法隧道的全断面衬砌的施工方法

技术领域

本发明涉及装配式衬砌施工，具体地，涉及一种中微风化花岗岩段钻爆法隧道的全断面衬砌的施工方法。

背景技术

钻爆施工法具有施工场地要求低、组织灵活、工期易保证等特点，是铁路、公路、地铁隧道的主要施工方法。该工法通过钻孔、装药、爆破开挖岩土体，然后施做初期支护和二次衬砌。其中，大量深埋山岭隧道将穿越富水高地应力区，施工面临突泥涌水、围岩挤压大变形甚至塌方等严重问题，若支护不及时或者方式不当，易导致隧道断面缩小和支护结构失稳，严重影响隧道的快速施工和日后的安全运营，隧道开挖后，为控制围岩应力适量释放和变形，增加结构安全的和方便施工，需要对隧道的岩壁进行加固和拱架等支撑。二次衬砌通常采用现场支模板浇筑混凝土的方式施工。在初期支护下进行现浇二次衬砌的施工过程中会出现钢筋绑扎不规范、混凝土浇筑养护质量差、拱顶混凝土浇筑过程中难填满等问题，产生混凝土开裂、掉块、仰拱开裂隆起、拱顶衬砌厚度不够、强度不足、渗水量大、甚至隧道塌方等施工病害，严重影响工程进度和工程造价。

本申请人在申请号为201610654097.7的中国专利中，公开了一种用于钻爆法隧道的全断面装配式衬砌结构及施工方法，衬砌结构由多个单环全断面装配式衬砌结构沿隧道轴线方向连接组成，单环全断面装配式衬砌结构包括：功能层、装配式衬砌拱环、底座和水平底梁，功能层设置在装配式衬砌拱环外层，用于保温、传力和/或防水；装配式衬砌拱环的两端部均连接于底座上，底座连接于水平底梁的两端部，构成一半圆拱形结构。用预制的全断面装配式衬砌结构代替现浇二次衬砌结构，提高钻爆法隧道中二次衬砌结构的施工效率，降低施工成本，增强施工机械化程度。

但是，在围岩岩性为中-微风花岗岩段，裂隙较发育，局部加强风化岩，岩质稍硬，自稳性稍好。地下水主要为基岩裂隙水，水量较小，雨季水量稍大，隧道开挖无支护时顶板和侧壁易坍塌，有渗漏水现象。

因此，需要提出一种在实际施工中可解决在中-微风花岗岩段的支护以及渗漏水等问题的施工方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种中微风化花岗岩段钻爆法隧道的全断面衬砌的施工方法。

根据本发明提供一种中微风化花岗岩段钻爆法隧道的全断面衬砌的施工方法，包括：

施作初期支护；在全断面布设钢筋网，按照梅花形布设若干锚杆，将所述钢筋网挂于所述锚杆上；沿隧道断面纵向间隔架设格栅钢支撑装置；所述格栅钢支撑装置包括若干个预制的钢格栅节段，在施工现场先将若干个所述钢格栅节段沿环向拼装成若干个拱形钢格栅片，再将相邻所述拱形钢格栅片通过连接筋连接为一体；在所述格栅钢支撑装置与隧道断面的拱部、边墙的连接处分别设置锁脚锚杆；在所述围岩与所述格栅钢支撑装置之间喷射一层第一混凝土层；在所述格栅钢支撑装置临空一侧喷射一层第二混凝土层；

待初期支护变形稳定后，施作底座和水平底梁，将工厂预制的底座吊装至施工现场，将所述底座沿隧道轴线方向对称布置在隧道的两侧；具体指，先将所述底座定位，定位完成后采用锁地锚杆进行固定，然后沿纵向依次拼装；在两侧所述底座之间浇筑水平底梁，所述水平底梁沿纵向每间隔距离布置，所述水平底梁的主筋通过钢筋接驳器与所述底座预留钢筋进行连接，所述水平底梁将两侧所述底座连接成一体；

待所述底座及所述底梁达到设计强度后，安装已拼装的装配式衬砌拱环，将每环所述装配式衬砌拱环安装在所述底座上，即将所述装配式衬砌拱环的两端部插接于所述底座上并通过螺栓连接为一体。

优选地，还包括施作超前支护结构，将超前锚杆一端锚入掘进前方岩层内，另一端从所述格栅钢支撑装置的腹部穿过，尾部焊接于所述格栅钢支撑装置上,再浇筑混凝土成一体结构。

优选地，还包括施作防排水结构，在初期支护的所述第二层混凝土层的表面铺设一层土工布，在所述土工布的表面铺设一层防水板，构成防水层；

在全隧道两侧的边墙脚内预埋纵向排水管；沿隧道纵向间隔铺设若干个环向排水管，所述环向排水管沿环向铺设在所述防水层与所述初期支护之间，所述环向排水管通过三通管与所述纵向排水管连接；在岩壁和喷砼表面渗漏水集中处铺设ψ型弹簧排水管，所述ψ型弹簧排水管通过三通管接入所述纵向排水管；沿隧道纵向间隔铺设若干个横向引水管；所述横向引水管的一端与所述纵向排水管的出水口连接，另一端穿过装配式衬砌管片的预留孔位与暗沟连接；所述纵向排水管通过所述横向引水管与暗沟连接实现排水。

优选地，在防水层与装配式衬砌之间设置一设定厚度的注浆填充层，确保装配式衬砌与初支结构贴合平整紧密，形成整体受力结构。

优选地，所述格栅钢支撑装置包括若干个拱形钢格栅片和多组连接钢筋；其中，所述拱形钢格栅片由若干个所述钢格栅节段沿环向首尾拼接组成；将若干个所述拱形钢格栅片沿隧道纵向分布，相邻所述拱形钢格栅片之间通过一组所述连接钢筋连接，每组所述连接钢筋包括一个或多个所述连接钢筋，多组所述连接钢筋之间相互错位布置。

优选地，所述钢格栅节段包括四个支撑主筋和若干个环向圈筋；其中，

四个所述支撑主筋之间通过若干个所述环向圈筋连接形成钢格栅结构，所述钢格栅结构的横截面呈长方形；

所述钢格栅结构纵向相对的两个面上设置若干个几字形加强筋，每个所述几字形加强筋包括顶部一边、底部两个短边以及中间的两个长边即第一边、第二边；其中：所述几字形加强筋的顶部一边焊接在一个所述支撑主筋上，所述几字形加强筋底部两个短边分别焊接于两侧相邻的所述支撑主筋上；所述几字形加强筋中间的所述第一边和所述第二边位于相邻的两个所述支撑主筋之间，若干个所述几字形加强筋依次相连成一体，所述第一边和所述第二边在相邻的两个所述支撑主筋的一面上形成斜向加强筋。

优选地，相邻两个所述拱形钢格栅片的纵向间隔距离为75cm。

优选地，若干个所述药卷锚杆，相邻两个所述药卷锚杆的纵向间距为75*100cm，相邻两个所述药卷锚杆的环向间距为60*100cm。

优选地，若干个所述超前锚杆环向间隔均匀设置，相邻两个所述超前锚杆的环向间隔距离为40cm-50cm。

与现有技术相比，本发明具有如下至少一种的有益效果：

本发明上述施工方法中，在施作初期支护的步骤中，采用预制的格栅节段现场拼接成格栅钢支撑装置，在保证结构强度的同时，提供空间喷射混凝土6以及连接超前支护的方式（在具体实施时超前锚杆可从钢格栅结构的腹部穿过，尾部焊接于钢格栅结构上）；进一步，通过设置“几字形”斜向加强筋，有效的加强了钢格栅结构的受力性能。进一步，各个拱形钢格栅片之间采用连接钢筋错位连接，使格栅钢支撑装置整体结构的受力分布均匀。

底座采用工厂预制，水平底梁采用现场浇筑，便于装配式衬砌环的固定和拼装，提高了全断面装配式衬砌结构的整体稳定性。

本发明上述施工方法中，进行防排水施作，由纵向排水管、环向排水管、ψ型弹簧排水管以及横向引水管，形成多方位的立体排水结构；在岩壁和喷砼表面渗漏水集中处铺设ψ型弹簧排水管，可直接收集渗漏水，ψ型弹簧排水管通过塑料三通管连接入纵向排水管，通过横向引水管排出盲沟，解决了渗漏水的问题，同时起到泄水降压的作用，保证了衬砌结构的安全。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一优选实施例的衬砌结构的断面图；

图2为本发明一优选实施例的药卷锚杆平面展布图；

图3为本发明一优选实施例的钢筋网布置图；

图4为本发明一优选实施例的格栅钢支撑装置的结构示意图；

图5为本发明一优选实施例的拱形钢格栅片的结构示意图；

图6为本发明一优选实施例的钢支撑结构纵向横断面剖视图；

图7为本发明一优选实施例的钢格栅节段的结构示意图；

图8为本发明一优选实施例的钢格栅节段的侧向示意图；

图9为本发明一优选实施例的钢格栅节段的几字形加强筋的结构示意图；

图10为本发明一优选实施例的超前支护的结构示意图；

图11为图10的侧向剖视图；

图12是本发明一优选实施例中的防排水结构示意图；

图13是图12中A处局部放大示意图；

图14是本发明一优选实施例中装配式衬砌管片预留孔位示意图；

图15为本发明一优选实施例中底座与水平底梁的连接示意图；

图16为图15的正向示意图；

图17为图16中A处局部放大示意图；

图18为发明一优选实施例中底座地锚结构示意图；

图19为图18的俯向示意图；

图20为本发明一优选实施例的预埋注浆孔结构示意图；

图21为本发明一优选实施例中装配式衬砌管片中预埋注浆孔的示意图；

图中标记分别表示为：1为药卷锚杆、2为钢筋网、3为格栅钢支撑装置、4为锁脚锚杆、5为第一混凝土层、6为第二混凝土层、7为围岩、8为拱形钢格栅片、9为钢格栅节段、10为环向圈筋、11为斜向加强筋、13为连接钢筋、14为支撑主筋、1101为顶部一边、1102为第一边、1103为第二边、1104a、1104b为底部两个短边；15为装配式衬砌、16为初期支护结构、17为掌子面、18为超前锚杆、19为底座、20为水平底梁、21为防水层、22为纵向排水管、23为环向排水管、24为横向引水管、25为ψ型弹簧排水管、26为暗沟、27为预留孔位、2101为土工布、2102为防水板、28为榫头、29为榫槽、30为凹槽、31为预埋螺栓、32为锁地锚杆、33为预埋PVC管、34为锚孔、35为注浆孔、36为注浆直管、37为止回阀、38为注浆螺旋管、39为注浆管塞、40为第一注浆管密封圈、41为第二注浆管密封圈、42为外圆弧、43为内圆弧。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

参照图1-21所示，本发明实施例提供一种适用于中微风化花岗岩段钻爆法隧道的全断面装配式衬砌的施工方法，具体包括：

施作初期支护；在全断面布设钢筋网2，按照梅花形布设若干锚杆，将钢筋网2挂于锚杆上；沿隧道断面纵向间隔架设格栅钢支撑装置3；格栅钢支撑装置3包括若干个预制的钢格栅节段9，在施工现场先将若干个钢格栅节段9沿环向拼装成若干个拱形钢格栅片8，再将相邻拱形钢格栅片8通过连接筋连接为一体；在格栅钢支撑装置3与隧道断面的拱部、边墙的连接处分别设置锁脚锚杆4；在围岩7与格栅钢支撑装置3之间喷射一层第一混凝土层5；在格栅钢支撑装置3临空一侧喷射一层第二混凝土层6。

待初期支护变形稳定后，施作底座和水平底梁，将工厂预制的底座吊装至施工现场，将底座沿隧道轴线方向对称布置在隧道的两侧；具体指，先将底座定位，定位完成后采用锁地锚杆进行固定，然后沿纵向依次拼装；在两侧底座之间浇筑水平底梁，水平底梁沿纵向每间隔距离布置，水平底梁的主筋通过钢筋接驳器与底座预留钢筋进行连接，水平底梁将两侧所述底座连接成一体。

待底座及底梁达到设计强度后，安装已拼装的装配式衬砌拱环，将每环装配式衬砌拱环安装在底座上，即将装配式衬砌拱环的两端部插接于底座上并通过螺栓连接为一体。

在具体实施的过程中，初期支护格栅钢支撑装置3间距可以为0.75m，格栅钢支撑装置3可以由20MnSiφ22钢筋组成，钢格栅节段9之间采用螺栓连接，φ22钢筋焊接在角钢上，纵向连接钢筋，底部连接均采用双面焊接，焊缝厚度不得小于4mm。格栅主筋与围岩7之间的喷射混凝土厚度应不小于4.5cm，临空一侧的喷射混凝土厚度不应小于2.5cm。拱部与边墙钢支撑连接处搭设两根φ22药卷锚杆作为锁脚锚杆4，锚杆长4.5m。钢格栅节段9之间的连接之间影响到结构的安全，在连接时要做到上、下主筋、螺栓孔对齐，各片格栅拼装完并检查无误后，焊接纵向连接筋，纵向连接筋用材通格栅主筋，其环形间距为1m。

在其他部分优选实施例中，上述实施例中初期支护具体可以采用以下结构，参照图1-9所示，为初期支护的结构示意图，图中包括若干个药卷锚杆1、钢筋网2、格栅钢支撑装置3和若干个锁脚锚杆4；其中，参照图1所示为衬砌结构的断面图，若干个药卷锚杆1呈梅花型布设于围岩7上。参图2所示，若干个药卷锚杆1沿隧道纵向分布情况，在隧道全断面布设一层钢筋网2，将钢筋网2挂于药卷锚杆1上。参照图3所示，钢筋网2可以由纵筋和环筋交织形成正方形网状结构。

参照图5所示，将格栅钢支撑装置3设置于钢筋网2的内侧，格栅钢支撑装置3与隧道断面的拱部、边墙的连接处分别设置锁脚锚杆4；作为一优选方式，格栅钢支撑装置3与隧道断面的拱部、边墙的连接处每处至少设置两根锁脚锚杆4。

参照图4、图5、图6所示，格栅钢支撑装置3包括若干个拱形钢格栅片8、多组连接钢筋13；其中，拱形钢格栅片8包括若干个钢格栅节段9，若干个钢格栅节段9沿环向首尾拼接形成一个拱形钢格栅片8，相邻两个钢格栅节段9之间通过螺栓连接。若干个拱形钢格栅片8沿隧道纵向分布，并通过多组连接钢筋13焊接形成一体结构。在具体实施的过程中，钢格栅节段9之间的连接直接影响到结构的安全，在连接时要做到上、下支撑主筋14、螺栓孔对齐；各拱形钢格栅片8拼装完并检查无误后，焊接纵向的连接钢筋13，纵向的连接钢筋13用材同支撑主筋14。

参照图4所示，相邻拱形钢格栅片8之间通过一组连接钢筋13连接，每组连接钢筋13包括一个或多个连接钢筋13；多组连接钢筋13之间相互错位布置。采用错位布置加强了整体结构的稳定性。连接钢筋13的横截面呈U形结构，U形结构的两个边与相邻的两个拱形钢格栅片8连接，U形结构的开口朝向一侧，U形结构的底边为位于相邻拱形钢格栅片8之间的横梁。在一具体实施例中，一组连接钢筋13包括多个连接钢筋13。

参照图7、图8所示，钢格栅节段9包括四个支撑主筋14和若干个环向圈筋10；其中，四个支撑主筋14之间通过若干个环向圈筋10连接形成钢格栅结构，若干个环向圈筋10纵向间隔均匀分布于四个支撑主筋14上，钢格栅结构的横截面呈长方形。环向圈筋10与四个支撑主筋14之间采用双面焊接，焊缝厚度不得小于4mm，形成长方体空间架体结构。钢格栅结构的两端还设有角钢，用于纵向钢格栅节段9之间通过焊接连接角钢。

参照图8所示，钢格栅结构纵向相对的两个面上（相邻两个支撑主筋14形成一个面）设置若干个几字形加强筋。每个几字形加强筋包括顶部一边1101、底部两个短边1104a、1104b以及中间的两个长边（即第一边1102、第二边1103）；几字形加强筋的顶部一边1101焊接于一个支撑主筋14上，几字形加强筋底部两个短边1104a、1104b分别焊接于相邻的另一个支撑主筋14上，使几字形加强筋中间的第一边1102和第二边1103位于相邻的两个支撑主筋14之间，若干个几字形加强筋依次相连成一体，在相邻的两个支撑主筋14的一面上形成斜向加强筋11。

参照图6所示，在围岩7与格栅钢支撑装置3之间喷射一层厚度不小于4.5cm第一混凝土层5；格栅钢支撑装置3临空一侧喷射一层厚度不小于2.5cm第二混凝土层6；格栅钢支撑装置3提供空间喷射混凝土。

参照图9所示，一个几字形加强筋是以顶部一边1101的中心线对称的结构，顶部一边1101的中心位于一环向圈筋10处，上述顶部一边1101所处的环向圈筋10与两侧相邻的环向圈筋10之间构成第一空间和第二空间，第一边1102、第二边1103分别位于上述第一空间、第二空间内，即：几字形加强筋的第一边1102、第二边1103分别支撑于两个环向圈筋10之间；第一边1102、第二边1103分别与支撑主筋14呈夹角布置，第一边1102、第二边1103组成一组八字形斜向加强筋。在相邻的两个环向圈筋10之间可以形成多组八字形斜向加强筋11，为超前支护提供了连接结构，还可以起到定位的作用。“几字形”斜向加强筋11，有效的加强了钢格栅结构的受力性能。

上述实施例中，在具体施工过程中可以采用以下具体参数，药卷锚杆1纵向间距可以为75*100cm、环向间距可以为60*100cm。拱形钢格栅片8纵向间隔距离可以为75cm。各个连接钢筋13的环向间距1m。

在其他部分优选实施例中，全断面装配式衬砌结构的施工方法还包括施作超前支护结构，将超前锚杆一端锚入掘进前方岩层内，另一端从格栅钢支撑装置的腹部穿过，尾部焊接于格栅钢支撑装置上,再浇筑混凝土成一体结构。

参照图10、11所示，图中包括装配式衬砌15、底座19、水平底梁20、掌子面5和超前锚杆18，若干个超前锚杆18环向间隔均匀设置，环向间隔距离可以为40cm-50cm。每环设置31个超前锚杆18，超前锚杆18的一端锚入掘进前方岩层内，另一端从格栅钢支撑装置3的腹部穿过，尾部焊接于格栅钢支撑装置3上，再浇筑混凝土成一体结构形成超前支护结构，从而加强了格栅钢支撑装置3整体稳定性。

格栅钢支撑装置3在保证结构强度的同时，提供空间喷射混凝土6以及连接超前支护的方式，在具体实施时超前锚杆可从钢格栅结构的腹部穿过，尾部焊接于钢格栅结构上；

在其他部分优选实施例中，全断面装配式衬砌结构的施工方法还包括施作防排水结构，参照图12、图13及图14所示为防排水结构示意图。

在初期支护结构的第二层混凝土层的表面铺设一层土工布2101，在土工布2101的表面铺设一层防水板2102，构成防水层；防水板2102可以采用厚度约1.2mm的EVA板。

在全隧道两侧埋设纵向排水管22，纵向排水管22预埋在隧道的边墙脚内纵向坡度与隧道坡度相同，纵向排水管22位于防水层21与初期支护3之间；纵向排水管22可以采用PE管。

沿隧道纵向间隔设置若干个环向排水管23，每个环向排水管23沿隧道环向铺设在防水层21与初期支护3之间，将环向排水管23与预埋在边墙角内的纵向排水管22连接通过三通管连接。在一具体实施例中，该环向排水管23可以采用φ5cm软式透水管。可按10m的纵向间距设置。

沿隧道纵向间隔铺设若干个横向引水管，每个横向引水管沿隧道横向铺设，将横向引水管的一端与纵向排水管的出水口连接，另一端穿过装配式衬砌管片的预留孔位27与暗沟26连接；纵向排水管通过横向引水管与暗沟26连接实现排水。在一具体实施例中，每隔五环管片9设置一道横向引水管24。横向引水管24分为软管和波纹管两种规格，管片拼装前，通过三通管将软管与纵向排水管22连接，管片安装后，将软管由管片的预留孔位27拉出至孔外，与波纹管连接后排入侧式盲沟。

在岩壁和喷砼表面的渗漏水集中处铺设ψ型弹簧排水管25，将ψ型弹簧排水管25沿隧道环向铺设在围岩外层与初期支护3之间，ψ型弹簧排水管25通过塑料三通管连接入纵向排水管22，不可漏水。纵向间隔距离可以为10m，在具体施工中可根据实际滴漏水情况作适当调整。采用ψ型弹簧排水管可用于隧道无压防排水后，能确保遂道结构内部排水保持畅通，使隧道衬砌结构外围成为无水压力的环境，保证隧道在使用期内不渗漏水。ψ型弹簧排水管25又具有耐酸碱、无渗透等特性，弹性柔软，可任意弯曲等优点，能适应不平整围岩表面和各种形状裂缝的需要；能适应围岩逐渐变形的特点；能承受喷射混凝土的冲击力而不损坏、不变形；能避免围岩泥沙直接流入造成堵塞；能消除隧道外围水压力作用，改善衬砌结构受力状况。

在具体实施的过程中，参照图2所示，纵向排水管的外壁包裹一层土工布2101，再用土工布2101和防水板2102的端部绕纵向排水管22的多半圈将纵向排水管22外壁包裹，可防止ψ型弹簧排水管25、环向排水管23与纵向排水管22的三通连接处漏水。在纵向排水管的周围空隙内填充2-3cm的碎石以及浇筑C20素混凝土。

在其他部分优选实施例中，在防水层与装配式衬砌之间设置一设定厚度的注浆填充层，确保装配式衬砌与初支结构贴合平整紧密，形成整体受力结构。

全断面装配式衬砌结构的施工方法，还包括在完成安装装配式衬砌拱环之后，向注浆填充层内注浆。可以采用以下防水性较好的注浆孔结构。

参照图20、图21所示，为该注浆孔的结构示意图；参照图20所示，注浆孔35内设有注浆直管36、止回阀37、注浆螺旋管38、注浆管塞39、第一注浆管密封圈40和第二注浆管密封圈41。其中，注浆直管36设置于注浆孔35的底部（设置于图20中衬砌管片的外圆弧42），注浆螺旋管38与注浆直管36同轴设置，将注浆螺旋管38一端的内壁套接于注浆直管36的一端的外壁上；将止回阀37设置于注浆螺旋管38内，位于注浆直管36与注浆螺旋管38的连接处，将止回阀37的进浆口与注浆螺旋管38的一端连接，将止回阀37的出浆口与注浆直管36的一端连接。第一注浆管密封圈40设置于止回阀37与注浆螺旋管38的连接处，使止回阀37与注浆螺旋管38密封连接。参照图1所示，第一注浆密封圈3可以采用橡胶密封圈等，套于止回阀37与注浆螺旋管38的连接处的外部，用于注浆中的防水密封。

将注浆管塞39设置于注浆螺旋管38的另一端，注浆管塞39的一端插入注浆螺旋管38内（注浆管塞39位于图20中衬砌管片的内圆弧43），在隧道成型后用于封堵孔口。第二注浆密封圈6设置于注浆螺旋管38与注浆管塞39的连接处，使注浆螺旋管38与注浆管塞39密封连接。第二注浆密封圈6可以采用橡胶密封圈等，套于设置于注浆螺旋管38与注浆管塞39的连接处的外部，用于注浆中的防水密封。

上述实施例中，浆螺旋管3的上端与注浆直管36的下端可以通过螺纹连接，当然也可以是其他方式，比如两者为一体成型结构。

上述实施例中，止回阀37的进浆口，通过螺纹连接与注浆螺旋管38连接，当然也可以是其他方式。

上述实施例中，注浆螺旋管38设计强度为25T，同时应满足100度蒸汽护不变形。

上述实施例中，在止回阀37与注浆螺旋管38的连接处、注浆螺旋管38与注浆管塞39的连接处分别独立设置第一注浆密封圈5、第二注浆密封圈6，具体使用中，可以防止在一个密封圈发生不密封时，保证另一个不会受到影响，加强密封的可靠性，起到更好的防水效果。

上述实施例用于钻爆法隧道的全断面装配式衬砌结构的施工过程中，参照图21所示，在每块衬砌块均设有注浆孔35兼吊装孔使用。在隧道施工时，可通过注浆孔35吊装衬砌结构进入隧道中进行拼装。在衬砌结构拼装好后，通过该注浆孔35向衬砌外注浆。在注浆完成后，注浆螺旋管38一端通过止回阀37封闭外界水进入，另一端通过注浆管塞39密封。同时，止回阀37、注浆螺旋管38、注浆管塞39之间通过第一注浆密封圈5、第二注浆密封圈6进行防水密封。这样确保了防水效果，在隧道施工中，包含上述防水结构的注浆孔35既能对地层进行注浆加固，又可以确保地下水不侵入隧道，而且采用连接处分别设置密封圈，而不是总体设置一个密封件，提高了密封的可靠性，并降低了密封材料的成本。

在其他部分优选实施例中，施作底座和水平底梁的步骤中，座底19和水平底梁20可以采用以下结构，参照图15-19所示为底座19和水平底梁20的结构示意图，图中包括底座19和水平底梁20。

底座19设置于装配式衬砌拱环的下方，与每环装配式衬砌拱环的两端部连接，构成一半圆拱形一体结构。参照图15所示，底座19和水平底梁20沿隧道轴线方向间隔均匀布置，每环装配式衬砌拱环设置于两侧底座19之间，与底座19搭接长度可以为1m。参照图16所示，两侧的底座19由两个结构对称的截面为梯形的长方体结构组成，其长度等于单环全断面装配式衬砌结构沿隧道轴线方向的长度；长方体结构的上方设有用于承插装配式衬砌拱环的凹槽30，每环装配式衬砌拱环的两端部插入两个底座19的凹槽30内。

底座采用C30预制混凝土，在预制过程中应预留钢筋的预埋。结合图18、图19所示，底座通过锁地锚杆进行定位，在底座19上设有多个贯穿底座19的锚孔34，底座19上通过锁地锚杆32插入地面上预埋PVC管33中，现浇混凝土成为一体实现定位。

结合图15、图17示，长方体结构一端部设有向隧道轴线方向延伸的榫头28，另一端部设有向隧道轴线方向内凹的榫槽29，且榫头28与榫槽29的形状、大小相匹配，相邻的两个底座19通过端部的榫头28与榫槽29插接连接为一体。

参照图15所示，底座19和水平底梁20沿隧道轴线方向布置，沿隧道轴线方向，将彼此相邻的两个底座19之间通过榫头28连接依次连接，通过榫头28连接使每环装配式衬砌拱环的底座19连接为一体，使应力分布均匀，加强了底座19的整体的受力性。

作为一优选实施例，榫头28的截面形状为梯形的凸块结构，凸块结构由长方体结构的本体向外伸出；榫槽29的截面形状为梯形的凹槽结构，凹槽结构向长方体结构的本体内部凹陷，在长方体结构的端部形成一向内凹的承插槽。

结合图15、图16所示，水平底梁采用C30钢筋混凝土现浇梁，水平底梁主筋通过钢筋接驳器与底座预留钢筋进行连接，进行整体浇筑，底梁施工每6m（5环）浇筑一次，以保证水平底梁和底座形成整体。待底座及底梁达到设计强度后安装预制管片。在一具体实施例中，水平底梁20截面为30mm×40mm，长度为1031.76mm。

底座19设有螺栓孔，用于底座19和装配式衬砌拱环的连接。螺栓孔距离底座19侧边的距离为450mm。作为一优选实施方式，螺栓孔为弯曲孔，直径为36mm，曲率半径为400mm。在底座19内预埋螺栓31。

上述实施例，底座和水平底梁结构有利于装配式衬砌环的固定和拼装，便于现场施工，加强了各底座的整体受力性，提高了全断面装配式衬砌结构的整体稳定性，加固了连接强度。

在其他部分优选实施例中，装配式衬砌拱环由七块衬砌块拼装而成，即：三块第一标准衬砌块A、一块第二标准衬砌块B、一块第一邻接衬砌块C、一块第二邻接衬砌块D和一块封顶衬砌块E，其中：第一标准衬砌块A为预制弧形块，结构对称；

第二标准衬砌块B为预制弧形块，结构对称；第一邻接衬砌块C为一端宽一端窄的偏楔形预制弧形块；第二邻接衬砌块D为一端宽一端窄的偏楔形预制弧形块；封顶衬砌块E为一端宽一端窄的楔形预制弧形块，结构对称；七块衬砌块相互拼接为半圆拱形结构。

采用以下两种方式拼装装配式衬砌拱环：

第一种拼装结构：依次拼装第一标准衬砌块A、第一标准衬砌块A、第一邻接衬砌块C、封顶衬砌块E、第二邻接衬砌块D、第一标准衬砌块A和第二标准衬砌块B；

第二种拼装结构：依次拼装第二标准衬砌块B、第一标准衬砌块A、第一邻接衬砌块C、封顶衬砌块E、第二邻接衬砌块D、第一标准衬砌块A和第一标准衬砌块A；

交替采用上述两种拼装结构的装配式衬砌拱环，实现装配式衬砌拱环沿隧道轴线方向错缝拼装，即沿隧道纵向没有通缝；单环全断面装配式衬砌结构各部分通过纵缝接头连接，相邻两环全断面装配式衬砌结构通过环缝接头连接。

在一具体施工过程中，防排水结构中的横向排水管每6m设置一道，即每个5环安装一块带横向排水管φ120预留孔的管片，安装过程中，应注意有预留孔的一端朝下。

在具体实施拼装预制装配式衬砌时，可根据以下拼装要求进行实施：衬砌拼装应符合涉及要求，控制相邻衬砌环平整度和封口尺寸。预制块拼装时，应先把待拼装的预制块运至拼装作业区，然后通过拼装机械上抓举头把预制块固定在拼装机上，拼装时，应防止预制块晃动或脱落。拼装时，应确保在拼装过程中的稳定和安全。拼装过程中要严格控制预制块环面和纵向的平整度，控制环面超前量，防止预制块变。螺栓插入后必须调整预制块位置，尽量缩小环间错台、预制块间间错台，尤其首块安装时，宜用水平尺找准位置，逐渐向标准位置调整。每块拼装完毕后，应及时对其环向和纵向的连接螺栓进行初步紧固，螺栓紧固采用专门的扭力扳手等紧固工具。并及时对拼装成环的管片进行复紧。每环预制衬砌拼装结束后，及时测量衬砌环的椭圆度，不合格的及时纠正。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种中微风化花岗岩段钻爆法隧道的全断面衬砌的施工方法，其特征在于：包括：

施作初期支护；在全断面布设钢筋网，按照梅花形布设若干锚杆，将所述钢筋网挂于所述锚杆上；沿隧道断面纵向间隔架设格栅钢支撑装置；所述格栅钢支撑装置包括若干个预制的钢格栅节段，在施工现场先将若干个所述钢格栅节段沿环向拼装成若干个拱形钢格栅片，再将相邻所述拱形钢格栅片通过连接筋连接为一体；在所述格栅钢支撑装置与隧道断面的拱部、边墙的连接处分别设置锁脚锚杆；在围岩与所述格栅钢支撑装置之间喷射一层第一混凝土层；在所述格栅钢支撑装置临空一侧喷射一层第二混凝土层；

待初期支护变形稳定后，施作底座和水平底梁，将工厂预制的底座吊装至施工现场，将所述底座沿隧道轴线方向对称布置在隧道的两侧；具体指，先将所述底座定位，定位完成后采用锁地锚杆进行固定，然后沿纵向依次拼装；在两侧所述底座之间浇筑水平底梁，所述水平底梁沿纵向每间隔距离布置，所述水平底梁的主筋通过钢筋接驳器与所述底座预留钢筋进行连接，所述水平底梁将两侧所述底座连接成一体；

待所述底座及所述底梁达到设计强度后，安装已拼装的装配式衬砌拱环，将每环所述装配式衬砌拱环安装在所述底座上，即将所述装配式衬砌拱环的两端部插接于所述底座上并通过螺栓连接为一体；

所述底座采用混凝土预制成长方形结构，在预制过程中预留钢筋的预埋，并在所述底座上设有多个贯穿底座用于穿过所述锁地锚杆的锚孔；

长方体结构一端部设有向隧道轴线方向延伸的榫头，另一端部设有向隧道轴线方向内凹的榫槽，且所述榫头与所述榫槽的形状、大小相匹配，相邻的两个底座通过端部的榫头与榫槽插接连接为一体；

所述先将底座定位，定位完成后采用锁地锚杆进行固定，然后沿纵向依次拼装，包括：在地面上预留PVC管，将所述锁地锚杆穿过底座的锚孔插入地面上预埋PVC管中，现浇混凝土成为一体实现定位。

2.根据权利要求1所述的中微风化花岗岩段钻爆法隧道的全断面衬砌的施工方法，其特征在于：还包括施作超前支护结构，将超前锚杆一端锚入掘进前方岩层内，另一端从所述格栅钢支撑装置的腹部穿过，尾部焊接于所述格栅钢支撑装置上,再浇筑混凝土成一体结构。

3.根据权利要求1所述的中微风化花岗岩段钻爆法隧道的全断面衬砌的施工方法，其特征在于：还包括施作防排水结构，在初期支护的第二层混凝土层的表面铺设一层土工布，在所述土工布的表面铺设一层防水板，构成防水层；

在全隧道两侧的边墙脚内预埋纵向排水管；沿隧道纵向间隔铺设若干个环向排水管，所述环向排水管沿环向铺设在所述防水层与所述初期支护之间，所述环向排水管通过三通管与所述纵向排水管连接；在岩壁和喷砼表面渗漏水集中处铺设ψ型弹簧排水管，所述ψ型弹簧排水管通过三通管接入所述纵向排水管；沿隧道纵向间隔铺设若干个横向引水管；所述横向引水管的一端与所述纵向排水管的出水口连接，另一端穿过装配式衬砌管片的预留孔位与暗沟连接；所述纵向排水管通过所述横向引水管与暗沟连接实现排水。

4.根据权利要求3所述的中微风化花岗岩段钻爆法隧道的全断面衬砌的施工方法，其特征在于：在所述防水层与所述装配式衬砌之间设置一设定厚度的注浆填充层，确保装配式衬砌与初支结构贴合平整紧密，形成整体受力结构。

5.根据权利要求1所述的中微风化花岗岩段钻爆法隧道的全断面衬砌的施工方法，其特征在于：所述格栅钢支撑装置包括若干个拱形钢格栅片和多组连接钢筋；其中，所述拱形钢格栅片由若干个所述钢格栅节段沿环向首尾拼接组成；将若干个所述拱形钢格栅片沿隧道纵向分布，相邻所述拱形钢格栅片之间通过一组所述连接钢筋连接，每组所述连接钢筋包括一个或多个所述连接钢筋，多组所述连接钢筋之间相互错位布置。

6.根据权利要求5所述的中微风化花岗岩段钻爆法隧道的全断面衬砌的施工方法，其特征在于：所述钢格栅节段包括四个支撑主筋和若干个环向圈筋；其中，

四个所述支撑主筋之间通过若干个所述环向圈筋连接形成钢格栅结构，所述钢格栅结构的横截面呈长方形；

所述钢格栅结构纵向相对的两个面上设置若干个几字形加强筋，每个所述几字形加强筋包括顶部一边、底部两个短边以及中间的两个长边即第一边、第二边；其中：所述几字形加强筋的顶部一边焊接在一个所述支撑主筋上，所述几字形加强筋底部两个短边分别焊接于两侧相邻的所述支撑主筋上；所述几字形加强筋中间的所述第一边和所述第二边位于相邻的两个所述支撑主筋之间，若干个所述几字形加强筋依次相连成一体，所述第一边和所述第二边在相邻的两个所述支撑主筋的一面上形成斜向加强筋。

7.根据权利要求5所述的中微风化花岗岩段钻爆法隧道的全断面衬砌的施工方法，其特征在于：相邻两个所述拱形钢格栅片的纵向间隔距离为75cm。

8.根据权利要求1-7任一项所述的中微风化花岗岩段钻爆法隧道的全断面衬砌的施工方法，其特征在于：若干个药卷锚杆，相邻两个所述药卷锚杆的纵向间距为75*100cm，相邻两个所述药卷锚杆的环向间距为60*100cm。

9.根据权利要求2所述的中微风化花岗岩段钻爆法隧道的全断面衬砌的施工方法，其特征在于：若干个所述超前锚杆环向间隔均匀设置，相邻两个所述超前锚杆的环向间隔距离为40cm-50cm。

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