CN111441795A - 瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法 - Google Patents

瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111441795A
CN111441795A CN202010423165.5A CN202010423165A CN111441795A CN 111441795 A CN111441795 A CN 111441795A CN 202010423165 A CN202010423165 A CN 202010423165A CN 111441795 A CN111441795 A CN 111441795A
Authority
CN
China
Prior art keywords
steel
arch
anchor rod
nut
anchor
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.)
Granted
Application number
CN202010423165.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111441795B (zh
Inventor
张军
张剑宁
王涛
唐潇
易成龙
刘磊
李先锋
黄鹏
王廷璐
余波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuan Luhang Building Engineering Co ltd
Original Assignee
Sichuan Luhang Building Engineering Co ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sichuan Luhang Building Engineering Co ltd filed Critical Sichuan Luhang Building Engineering Co ltd
Priority to CN202010423165.5A priority Critical patent/CN111441795B/zh
Publication of CN111441795A publication Critical patent/CN111441795A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111441795B publication Critical patent/CN111441795B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH 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
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH 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
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH 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 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
    • E21D11/18—Arch members ; Network made of arch members ; Ring elements; Polygon elements; Polygon elements inside arches
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH 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
    • E21D11/18—Arch members ; Network made of arch members ; Ring elements; Polygon elements; Polygon elements inside arches
    • E21D11/22—Clamps or other yieldable means for interconnecting adjacent arch members either rigidly, or allowing arch member parts to slide when subjected to excessive pressure
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D20/00—Setting anchoring-bolts
    • E21D20/003—Machines for drilling anchor holes and setting anchor bolts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Lining And Supports For Tunnels (AREA)

Abstract

本发明公开了一种瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法，其特征在于：施工工艺流程包括施工准备，初喷砼，测量放样，系统锚杆施工，钢筋网片安装，钢拱架拼装，钢拱架及定位锚杆、锁脚锚杆安装，安装纵向连接钢筋，在施作超前支护后复喷砼形成初期支护整体结构，洞内初期支护涉及的钢拱架安装、定位、锁脚、拱架纵向连接以及钢筋网安装等均采用机械连接方式。本方法适用于瓦斯隧道钢拱架初期支护不动火作业，洞内施工时不需焊接、切割，规避了瓦斯隧道初期支护过程中的动火施工，避免瓦斯因火源引发爆炸或燃烧，极大程度上降低了瓦斯隧道施工安全风险。

Description

瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法
技术领域
本发明涉及隧道初期支护施工相关领域，具体来讲是一种瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法。
背景技术
随着国家交通基础设施建设的快速发展，公路、铁路等交通路网建设逐步从平原转向山区，桥隧在路线占比也越来越大。在山区隧道工程施工中，遇到的地质情况呈现出复杂多样性，瓦斯作为复杂地质之一，处治不当将对隧道施工安全带来严重威胁。
瓦斯聚集到一定浓度时，遇火源极易引发爆炸或燃烧，严控火源和降低瓦斯浓度是避免隧道施工中瓦斯安全事故的重要手段。隧道初期支护采用常规的施工方法进行洞内施工时，在系统锚杆与钢筋网片之间，以及钢拱架与锁脚锚杆、定位锚杆、纵向连接钢筋之间均采用电弧焊连接，采用这种连接方式的作业过程被称作动火作业，在瓦斯隧道施工中，动火作业需要有严格的管理制度来确保洞内作业安全。而研究一种瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法，使其在瓦斯隧道施工中完全取代常规动火作业，能够有效地降低瓦斯隧道施工安全风险。
发明内容
因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法。施工工艺流程包括施工准备，初喷砼，测量放样，系统锚杆施工，钢筋网片安装，钢拱架拼装，钢拱架及定位锚杆、锁脚锚杆安装，安装纵向连接钢筋，在施作超前支护后复喷砼形成初期支护整体结构，洞内初期支护涉及的钢拱架安装、定位、锁脚、拱架纵向连接以及钢筋网安装等均采用机械连接方式。本方法适用于瓦斯隧道钢拱架初期支护不动火作业，洞内施工时不需焊接、切割，规避了瓦斯隧道初期支护过程中的动火施工，避免瓦斯因火源引发爆炸或燃烧，极大程度上降低了瓦斯隧道施工安全风险。
本发明是这样实现的，构造一种瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法，其特征在于，施工工艺流程如下：
步骤1，施工准备：
1）钢拱架机械连接定位系统设计制作，包括拱架结构设计制作、锚杆结构设计制作、纵向连接钢筋设计制作；
2）钢筋网夹扣设计制作，采用槽钢或用钢板加工制成钢筋网夹扣（15），钢筋网片利用钢筋网夹扣、夹扣螺母和系统锚杆的锚垫板及紧固螺母扣夹定位；
3）掌子面开挖后处理，掌子面开挖应采用光面爆破，开挖出渣后安排专人排危，清除松散、破碎及易坍塌块体，保证施工安全；
步骤2，初喷砼：喷射砼符合设计要求的强度等级，应采用湿喷方式，初喷砼在掌子面排危后立即进行，喷射砼厚度不小于4cm，尽早封闭岩体表层，防止围岩在空气中暴露过久出现风化剥落，危害工程安全；
步骤3，测量放样：初喷砼完成后测量断面，放样系统锚杆、钢拱架位置；
步骤4，系统锚杆施工：系统锚杆与围岩面正交，采用凿岩钻机钻孔，造孔至设计深度后用高压风清除孔内岩屑，然后安装锚杆、垫板和螺母，锚垫板应紧贴喷射砼表面；
步骤5，钢筋网片安装：钢筋网片在洞外焊接成型，洞内安装，网片尺寸根据相邻系统锚杆之间的间距确定，相邻网片之间的搭接长度不小于30倍钢筋直径且不小于一个网格长边尺寸；
根据岩面的实际起伏状铺设钢筋网，钢筋网与被支护岩面保持约3cm的间隙，利用系统锚杆出露端安装钢筋网夹扣，并用夹扣螺母将夹扣压在锚垫板上。通过夹扣和系统锚杆的紧固螺母固定钢筋网片，网片之间用20#～22#铁丝绑扎连接。
步骤6，钢拱架拼装：钢拱架按单元分节段制作，拼装成整体后安装，节段之间采用螺栓连接；
步骤7，钢拱架及定位锚杆、锁脚锚杆安装：
钢拱架宜用拱架安装台车安装，就位后先安装定位锚杆。将凿岩钻机钻杆穿入拱架上预焊的钢套管内，抵紧围岩钻孔，成孔用高压风清孔，安装好锚杆，在露出钢套管的锚杆端安装锚垫板并用螺母紧固。
钢拱架锁脚处采取和定位锚杆相同的方式钻造、安装锁脚锚杆，在露出钢套管的锚杆端安装锚垫板并用螺母紧固。
步骤8，安装纵向连接钢筋：
采用I18及以上规格的钢拱架时，将L型纵向连接钢筋的直螺纹端套入1套螺母、平垫圈，并将螺母退至螺纹另一端，按照直螺纹端朝掌子面方向、弯头端朝定位套管方向，将连接钢筋斜举入两榀钢拱架之间，先将直螺纹段插入拱架预留螺孔，再将弯头插入定位套管。然后将已安装螺母旋至抵紧钢拱架肋板，再依次套入垫圈、螺母夹固工字钢。采用I14型钢拱架时，在螺母和平垫圈之间增加1枚弹簧垫圈。
步骤9，施作超前支护：钢拱架形成整体后，按照设计要求施作超前锚杆或超前注浆小导管支护；
步骤10，复喷砼：喷射砼符合设计要求的强度等级，复喷砼应采用湿喷方式，在前述工序全部完成后施作，可采取分层喷射方式防止喷射砼积厚掉落，但后一层喷射砼应在前一层砼终凝前进行，直至将砼完全填满钢拱架之间结束。
根据本发明所述瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法，其特征在于：所述钢拱架机械连接定位系统包括钢拱架、锁脚锚杆、定位锚杆以及纵向连接钢筋；钢拱架按原设计图分单元制作成节段，节段端部焊接连接钢板，节段之间用螺栓连接，钢拱架脚设置支垫；
钢拱架上按设计锚固位置和方向焊接锁脚锚杆用钢套管，安装锚杆形成拱架锁脚结构；钢拱架上按设计定位锚固位置和方向焊接定位锚杆用钢套管，安装定位锚杆为拱架定位；相邻钢拱架之间采用L型钢筋作为纵向连接钢筋，连接钢筋与对应锁定位置的两榀钢拱架分别采用在拱架上焊接的钢套管内插入L型钢筋弯头和通过拱架上切割的螺孔用螺母、平垫圈、弹簧垫圈等夹固L型钢筋直螺纹端等方法，使钢拱架连接形成空间整体结构。
根据本发明所述瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法，其特征在于：锁脚锚杆的套管采用φ48×3mm钢管制作，套管在拱架两侧沿拱架法向斜下交角分别为15°、30°，确保凿岩钻机钻头、锚杆等能顺利穿过套管和实施导向钻孔、锚固作业；套管嵌入钢拱架翼缘板12mm，并牢固焊接在钢拱架上。
根据本发明所述瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法，其特征在于：锁脚锚杆自加工时可采用φ60×5mm锚垫板及螺母进行锁定。
根据本发明所述瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法，其特征在于：定位锚杆的套管采用φ48×3mm钢管制作，套管沿钢拱架呈法向布置，套管长度宜超出拱架型钢高度3mm，套管口在定位锚杆外露端与钢拱架平齐，套管嵌入钢拱架翼缘板12mm，并牢固焊接在钢拱架上。
根据本发明所述瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法，其特征在于：定位锚杆采用150mm×150mm×5mm锚垫板及螺母。
根据本发明所述瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法，其特征在于：钢拱架纵向连接钢筋采用L型钢筋，其中，钢筋按设计拱架间距增加143mm下料加工，钢筋一端进行L型预弯，弯头端的直线段长度60mm；另一端采用车丝机车丝，丝杆长度150mm。
根据本发明所述瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法，其特征在于：钢拱架连接纵向钢筋弯头处采取在拱架腹板上焊接定位套管，套管用φ32×2.5mm钢管制作，管长50mm；钢拱架连接纵向钢筋直螺纹处采取在拱架腹板上切割螺孔，孔长48mm，长孔两端采用14mm半圆形构造。
根据本发明所述瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法，其特征在于：采用I18及以上规格的型钢制作拱架时，纵向连接钢筋的直螺纹段在拱架腹板两侧依次安装平垫圈、螺母后夹固拱架；采用I14规格的型钢制作拱架时，纵向连接钢筋的直螺纹段在拱架腹板两侧依次安装平垫圈、弹簧垫圈、螺母后夹固拱架。
根据本发明所述瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法，其特征在于：钢筋网夹扣结构由夹扣、夹扣螺母并利用原设计的系统锚杆及其锚垫板、紧固螺母共同构成，在锚杆出露端用夹扣螺母将夹扣压在锚垫板上；钢筋网片利用夹扣和已安装好的系统锚杆锚垫板、紧固螺母扣夹定位，网片之间用20#～22#铁丝绑扎连接。
根据本发明所述瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法，其特征在于；钢筋网夹扣采用6.5#槽钢或用钢板加工制成。
本发明具有如下优点：本发明通过改进在此提供一种瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法，本方法具有如下特点：
1、钢筋网夹扣和钢拱架机械连接定位系统中的钢拱架、纵向连接钢筋、定位锚杆、锁脚锚杆等均在洞外加工厂制作成型，增加了材料和加工工序，较常规的初期支护电弧焊接成本有所增加，但洞内施工时不需焊接、切割，规避了瓦斯隧道初期支护过程中的动火施工，避免瓦斯因火源引发爆炸或燃烧，极大程度上降低了瓦斯隧道施工安全风险。
2、工法采用L型钢筋实现钢拱架之间的纵向连接，上、下循环之间的拱架在连接时不受上循环初期支护混凝土的影响；相邻拱架间的间距可在规范允许偏差值内适当调整，以避让拱架安装过程中接触到的障碍物，具有很强的工程实用性。
3、工法采用在钢拱架上预焊套管的方式，一方面为锚杆钻造和安装导向，另一方面锚杆穿入套管并通过螺母、垫板锁定钢拱架，有利于锚杆定向和钢拱架固定。
4、经实地对比常规电弧焊的动火作业，采用机械连接方式可明显缩短初期支护工序时间，有利于工程进度和降低施工安全风险。
附图说明
图1是本发明瓦斯隧道掌子面不动火作业施工工艺流程图
图2是钢拱架组合安装图；
图3是钢拱架锁脚位置大样图
图4是图3中钢拱架及钢套管的Ⅰ-Ⅰ剖面图；
图5是锁脚位置钢拱架开口图；
图6是锁脚位置钢套管结构图；
图7是钢拱架定位结构设计图；
图8是图7中钢拱架及钢套管的Ⅱ-Ⅱ剖面图；
图9是钢拱架纵向连接结构图；
图10是图9中的Ⅲ-Ⅲ剖面图；
图11是钢拱架纵向连接钢筋套管、螺孔位置示意图；
图12是纵向连接钢筋结构设计图；
图13是图12中纵向连接钢筋用螺母、垫圈位置大样图；
图14是安装成型的钢筋网及夹扣结构图；
图15是图14中的Ⅳ-Ⅳ断面图；
图16是钢筋网夹扣装置俯视图；
图17是钢筋网夹扣俯视图；
图18是钢筋网夹扣立面图。
其中：锁脚锚杆套管1，锁脚锚杆2，锁脚锚杆锚垫板3，锁脚锚杆螺母4，定位锚杆套管5，定位锚杆6，定位锚杆锚垫板7，定位锚杆螺母8，钢拱架纵向连接钢筋9，纵向连接钢筋定位套管10，拱架预留螺孔11，纵向连接钢筋螺母12，纵向连接钢筋平垫圈13，纵向连接钢筋弹簧垫圈14，钢筋网夹扣15，夹扣螺母16。
具体实施方式
下面将结合附图1-图18对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
本发明通过改进在此提供一种瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法，本方法具有如下特点：
1、钢筋网夹扣和钢拱架机械连接定位系统中的钢拱架、纵向连接钢筋、定位锚杆、锁脚锚杆等均在洞外加工厂制作成型，增加了材料和加工工序，较常规的初期支护电弧焊接成本有所增加，但洞内施工时不需焊接、切割，规避了瓦斯隧道初期支护过程中的动火施工，避免瓦斯因火源引发爆炸或燃烧，极大程度上降低了瓦斯隧道施工安全风险。
2、工法采用L型钢筋实现钢拱架之间的纵向连接，上、下循环之间的拱架在连接时不受上循环初期支护混凝土的影响；相邻拱架间的间距可在规范允许偏差值内适当调整，以避让拱架安装过程中接触到的障碍物，具有很强的工程实用性。
3、工法采用在钢拱架上预焊套管的方式，一方面为锚杆钻造和安装导向，另一方面锚杆穿入套管并通过螺母、垫板锁定钢拱架，有利于锚杆定向和钢拱架固定。
4、经实地对比常规电弧焊的动火作业，采用机械连接方式可明显缩短初期支护工序时间，有利于工程进度和降低施工安全风险。
适用范围：本方法适用于瓦斯隧道初期支护不动火作业。
工艺原理：根据瓦斯隧道施工过程中实现不动火作业的需求，钢拱架、锚杆、连接钢筋的所有焊接、切割工作均在洞外加工厂完成，拱架加工时，在钢拱架上按纵向连接钢筋安装位置开孔和焊接套管，按定位锚杆、锁脚锚杆安装位置焊接套管。
钢筋网片利用钢筋网夹扣和锚垫板及锚固螺母扣夹定位，钢筋网片之间采用20#～22#铁丝绑扎连接。
钢拱架在洞内安装作业时，通过拱架上的钢套管作为导向管，钻造锚孔后，将定位锚杆、锁脚锚杆穿过套管和插入锚孔进行锚固，锚杆出露端用螺母、锚垫板压钢套管的方式锁定钢拱架；相邻两榀钢拱架之间采用L型钢筋纵向连接，连接钢筋的直螺纹端朝隧道掘进方向，穿入前方钢拱架的预留孔并用双螺母加垫片夹固，弯头端插入预焊在后方拱架上的钢套管，实现拱架的纵向锁定。
采用上述机械连接方法固定钢筋网和连接锁定钢拱架，最后在拱架之间喷射砼形成初期支护整体结构。
下面对本发明的施工方法进行具体说明，如图1实施如下；
步骤1，施工准备：
1) 钢拱架机械连接定位系统设计制作
（1）拱架结构设计制作
如图2所示，钢拱架按设计分单元节段制作，节段端部焊接连接钢板，节段之间用螺栓连接。
钢拱架锁脚锚杆结构设计见图3-图6，钢拱架定位锚杆结构设计见图7-图8。
如图3-图8所示，钢拱架上按设计锚固位置及方向焊接锚杆套管，其中锁脚锚杆2套管1在拱架两侧沿拱架法向斜下交角分别为15°、30°（如图3）；其中定位锚杆6套管5沿拱架法向布置（如图7），套管1和套管5均采用φ48×3mm钢管制作，确保凿岩钻机钻头、锚杆等能顺利穿过套管和实施导向钻造、锚固作业。如图4、图8，套管1和套管5分别嵌入钢拱架翼缘板12mm，并牢固焊接在拱架上。
如图6，锁脚锚杆套管沿拱架法向斜下交角15°的长度为l a ，沿拱架法向斜下交角30°的长度为l b 。钢拱架锁脚开口及钢套管尺寸参数见表1。
表1 钢拱架锁脚开口及钢套管尺寸参数（单位：mm）
钢拱架规格型号 <i>l</i><sub><i>a</i></sub> <i>l</i><sub><i>b</i></sub> <i>a</i> <i>a</i><sub>1</sub> <i>a</i><sub>2</sub> <i>b</i> <i>b</i><sub>1</sub> <i>b</i><sub>2</sub>
I14 167 202 19 22 21 41 51 50
I18 208 250 24 27 27 52 63 61
I20 229 272 27 30 29 58 69 67
如图7-图8，套管5长度宜超出钢拱架型钢高度3mm，套管5口在定位锚杆6外露端与钢拱架平齐。
如图9-图10，钢拱架纵向连接钢筋9弯头处采取在拱架肋板上焊接定位套管10，套管10用φ32×2.5mm钢管制作，管长50mm；钢拱架连接纵向钢筋9直螺纹处采取在拱架肋板上切割螺孔11，孔长48mm，长孔两端采用14mm半圆形构造。
（2）锚杆结构设计制作
锚杆型号、材质、规格应符合设计要求。
锁脚锚杆2自加工时可采用φ60×5mm锚垫板3和配套螺母4。
定位锚杆6采用150mm×150mm×5mm锚垫板7和配套螺母8。
系统锚杆采用150mm×150mm×5mm锚垫板和配套螺母。
（3）纵向连接钢筋设计制作
钢拱架纵向连接结构设计见图9-图13。
如图12，钢拱架纵向连接钢筋9采用L型钢筋，钢筋按设计拱架间距增加143mm下料加工，钢筋一端进行L型预弯，弯头端的直线段长度60mm；另一端采用车丝机车丝，丝杆长度150mm。
图13中，A处适用I18及以上规格的工字钢，B处适用I14工字钢。
如图12，纵向连接钢筋尺寸参数见表2。
表2 纵向连接钢筋尺寸参数（单位：mm）
钢拱架规格型号 H h<sub>1</sub> h<sub>2</sub>
I14 140 26 38
I18 180 42 42
I20 200 43 43
2) 钢筋网夹扣装置设计制作
如图14-图18所示，采用6.5#槽钢或用钢板加工制成钢筋网夹扣15，钢筋网片利用钢筋网夹扣15、夹扣螺母16和系统锚杆的锚垫板、紧固螺母扣夹定位。
3) 掌子面开挖后处理
掌子面开挖应采用光面爆破，开挖出渣后安排专人排危，清除松散、破碎及易坍塌块体，保证施工安全。
步骤2，初喷砼：
喷射砼符合设计要求的强度等级，应采用湿喷方式，初喷砼在掌子面排危后立即进行，喷射砼厚度不小于4cm，尽早封闭岩体表层，防止围岩在空气中暴露过久出现风化剥落，危害工程安全。
步骤3，测量放样：
初喷砼完成，测量断面，放样系统锚杆、钢拱架位置。
步骤4，系统锚杆施工：
系统锚杆与围岩面正交，采用凿岩钻机钻孔，造孔至设计深度后用高压风清除孔内岩屑，然后安装锚杆、锚垫板和紧固螺母，锚垫板应紧贴喷射砼表面。
步骤5，钢筋网片安装：
钢筋网片在洞外焊接成型，洞内安装，网片尺寸根据相邻系统锚杆之间的间距确定，相邻网片之间的搭接长度不小于30倍钢筋直径且不小于一个网格长边尺寸。
根据岩面的实际起伏状铺设钢筋网，钢筋网与被支护岩面保持约3cm的间隙，利用系统锚杆出露端安装钢筋网夹扣15，并用夹扣螺母16将夹扣15压在锚垫板上。通过夹扣15和系统锚杆的紧固螺母固定钢筋网片，网片之间用20#～22#铁丝绑扎连接。
步骤6，钢拱架拼装：
钢拱架按单元分节段制作，拼装成整体后安装，节段之间采用螺栓连接。
步骤7，钢拱架及定位锚杆6、锁脚锚杆2安装：
钢拱架宜用拱架安装台车安装，就位后先安装定位锚杆6。将凿岩钻机钻杆穿入拱架上预焊的钢套管5内，抵紧围岩钻孔，成孔用高压风清孔，安装好锚杆6，在露出钢套管5的锚杆6端安装锚垫板7并用螺母8紧固。
钢拱架锁脚处采取和定位锚杆相同的方式钻造、安装锁脚锚杆2，在露出钢套管1的锚杆2端安装锚垫板3并用螺母4紧固。
步骤8，安装纵向连接钢筋9：
采用I18及以上规格的钢拱架时，将L型纵向连接钢筋9的直螺纹端套入1套螺母12、平垫圈13，并将螺母12退至螺纹另一端，按照直螺纹端朝掌子面方向、弯头端朝定位套管10方向，将连接钢筋9斜举入两榀钢拱架之间，先将直螺纹段插入拱架预留螺孔11，再将弯头插入定位套管10。然后将已安装螺母12旋至抵紧钢拱架肋板，再依次套入垫圈13、螺母12夹固工字钢。采用I14型钢拱架时，在螺母12和平垫圈13之间增加1枚弹簧垫圈14。
步骤9，施作超前支护：
钢拱架形成整体后，按照设计要求施作超前锚杆或超前注浆小导管支护。
步骤10，复喷砼：
喷射砼符合设计要求的强度等级，复喷砼应采用湿喷方式，在前述工序全部完成后施作，可采取分层喷射方式防止喷射砼积厚掉落，但后一层喷射砼应在前一层砼终凝前进行，直至将砼完全填满钢拱架之间结束。
本发明中，所述钢拱架机械连接定位系统包括钢拱架、锁脚锚杆2、定位锚杆6以及纵向连接钢筋9；钢拱架按原设计图分单元制作成节段，节段端部焊接连接钢板，节段之间用螺栓连接，钢拱架脚设置支垫；
钢拱架上按设计锚固位置和方向焊接锁脚锚杆2用钢套管1，安装锚杆2形成拱架锁脚结构；钢拱架上按设计定位锚固位置和方向焊接定位锚杆6用钢套管5，安装定位锚杆6为拱架定位；相邻钢拱架之间采用L型钢筋作为纵向连接钢筋9，连接钢筋与对应锁定位置的两榀钢拱架分别采用在拱架上焊接的钢套管10内插入L型钢筋弯头和通过拱架上切割的螺孔11用螺母12、平垫圈13、弹簧垫圈14等夹固L型钢筋直螺纹端等方法，使钢拱架连接形成空间整体结构。
锁脚锚杆2的套管1采用φ48×3mm钢管制作，套管1在拱架两侧沿拱架法向斜下交角分别为15°、30°，确保凿岩钻机钻头、锚杆等能顺利穿过套管1和实施导向钻孔、锚固作业；套管1嵌入钢拱架翼缘板12mm，并牢固焊接在钢拱架上；
其中，锁脚锚杆2自加工时可采用φ60×5mm锚垫板3及螺母4进行锁定。
定位锚杆6的套管5采用φ48×3mm钢管制作，套管5沿钢拱架呈法向布置，套管5长度宜超出拱架型钢高度3mm，套管5口在定位锚杆6外露端与钢拱架平齐，套管5嵌入钢拱架翼缘板12mm，并牢固焊接在钢拱架上；
定位锚杆6采用150mm×150mm×5mm锚垫板7及螺母8。
钢拱架纵向连接钢筋9采用L型钢筋，其中，钢筋按设计拱架间距增加143mm下料加工，钢筋一端进行L型预弯，弯头端的直线段长度60mm；另一端采用车丝机车丝，丝杆长度150mm；
钢拱架连接纵向钢筋9弯头处采取在拱架腹板上焊接定位套管10，套管10用φ32×2.5mm钢管制作，管长50mm；钢拱架连接纵向钢筋9直螺纹处采取在拱架腹板上切割螺孔11，孔长48mm，长孔两端采用14mm半圆形构造；
采用I18及以上规格的型钢制作拱架时，纵向连接钢筋9的直螺纹段在拱架腹板两侧依次安装平垫圈13、螺母12后夹固拱架；采用I14规格的型钢制作拱架时，纵向连接钢筋9的直螺纹段在拱架腹板两侧依次安装平垫圈13、弹簧垫圈14、螺母12后夹固拱架。
钢筋网夹扣结构由夹扣15、夹扣螺母16并利用原设计的系统锚杆及其锚垫板、锚固螺母共同构成，在锚杆出露端用夹扣螺母16将夹扣15压在锚垫板上；钢筋网片利用夹扣15和已安装好的系统锚杆锚垫板、锚固螺母扣夹定位，网片之间用20#～22#铁丝绑扎连接；
其中，钢筋网夹扣15采用6.5#槽钢或用钢板加工制成。
效益分析如下：
经济效益：同常规的动火作业方案相比，不动火作业方案会适当增加直接成本。按一个循环施工2榀上台阶拱架进行成本对比分析，见表3。
表3不同方案成本对比表
Figure 1
由上表可见，按施工上台阶2榀（拱架间距1.0m）钢拱架计算分析，采用动火作业方案的施工成本为4702元，采用不动火作业方案的施工成本为4919元，成本增加217元，即每延米增加成本108.5元，成本增加率为4.6%，机械连接作业成本增加主要为半成品加工的人工费及连接附件费用。
社会效益：对瓦斯隧道初期支护采用洞内机械连接的不动火作业方式替代常规的焊接作业，从源头上控制火源、高温，大幅降低了瓦斯隧道的燃烧、爆炸风险，能有效保障瓦斯隧道施工安全，具有很大的社会效益。
工程实例：由四川路航建设工程有限责任公司承建施工的四川省仁寿至屏山新市公路项目仁沐新高速公路LJ15合同段五指山特长隧道位于四川省宜宾市屏山县中都镇起于K137+750，止于 K145+160(ZK145+150)，标段路线全长为 7.405 km，其中五指山隧道为本标段的控制性工程。五指山特长隧道为高瓦斯隧道，安全风险高，施工难度大，加强通风、严控火源是控制瓦斯燃烧或爆炸的根本保障措施。在此类不良地质隧道中采用机械连接方式施作初期支护，能从源头控制隧道掌子面火源，施工安全可靠，环保可控，施工期间得到了业主和监理的一致认可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法，其特征在于：施工工艺流程如下；步骤1，施工准备：
1) 钢拱架机械连接定位系统设计制作，包括拱架结构设计制作、锚杆结构设计制作、纵向连接钢筋设计制作；
2) 钢筋网夹扣设计制作，采用槽钢或用钢板加工制成钢筋网夹扣（15），钢筋网片利用钢筋网夹扣（15）、夹扣螺母（16）和系统锚杆的锚垫板及紧固螺母扣夹定位；
3) 掌子面开挖后处理，掌子面开挖应采用光面爆破，开挖出渣后安排专人排危，清除松散、破碎及易坍塌块体，保证施工安全；
步骤2，初喷砼：喷射砼符合设计要求的强度等级，应采用湿喷方式，初喷砼在掌子面排危后立即进行，喷射砼厚度不小于4cm，尽早封闭岩体表层，防止围岩在空气中暴露过久出现风化剥落，危害工程安全；
步骤3，测量放样：初喷砼完成后测量断面，放样系统锚杆、钢拱架位置；
步骤4，系统锚杆施工：系统锚杆与围岩面正交，采用凿岩钻机钻孔，造孔至设计深度后用高压风清除孔内岩屑，然后安装锚杆、垫板和螺母，锚垫板应紧贴喷射砼表面；
步骤5，钢筋网片安装：钢筋网片在洞外焊接成型，洞内安装，网片尺寸根据相邻系统锚杆之间的间距确定，相邻网片之间的搭接长度不小于30倍钢筋直径且不小于一个网格长边尺寸；
根据岩面的实际起伏状铺设钢筋网，钢筋网与被支护岩面保持约3cm的间隙，利用系统锚杆出露端安装钢筋网夹扣（15），并用夹扣螺母（16）将夹扣（15）压在锚垫板上；
通过夹扣（15）和系统锚杆的紧固螺母固定钢筋网片，网片之间用20#～22#铁丝绑扎连接；
步骤6，钢拱架拼装：钢拱架按单元分节段制作，拼装成整体后安装，节段之间采用螺栓连接；
步骤7，钢拱架及定位锚杆（6）、锁脚锚杆（2）安装：
钢拱架宜用拱架安装台车安装，就位后先安装定位锚杆（6）；
将凿岩钻机钻杆穿入拱架上预焊的钢套管（5）内，抵紧围岩钻孔，成孔用高压风清孔，安装好锚杆（6），在露出钢套管（5）的锚杆（6）端安装锚垫板（7）并用螺母（8）紧固；
钢拱架锁脚处采取和定位锚杆相同的方式钻造、安装锁脚锚杆（2），在露出钢套管（1）的锚杆（2）端安装锚垫板（3）并用螺母（4）紧固；
步骤8，安装纵向连接钢筋（9）：
采用I18及以上规格的钢拱架时，将L型纵向连接钢筋（9）的直螺纹端套入1套螺母（12）、平垫圈（13），并将螺母（12）退至螺纹另一端，按照直螺纹端朝掌子面方向、弯头端朝定位套管（10）方向，将连接钢筋（9）斜举入两榀钢拱架之间，先将直螺纹段插入拱架预留螺孔（11），再将弯头插入定位套管（10）；
然后将已安装螺母（12）旋至抵紧钢拱架肋板，再依次套入垫圈（13）、螺母（12）夹固工字钢；
采用I14型钢拱架时，在螺母（12）和平垫圈（13）之间增加1枚弹簧垫圈（14）；
步骤9，施作超前支护：钢拱架形成整体后，按照设计要求施作超前锚杆或超前注浆小导管支护；
步骤10，复喷砼：喷射砼符合设计要求的强度等级，复喷砼应采用湿喷方式，在前述工序全部完成后施作，可采取分层喷射方式防止喷射砼积厚掉落，但后一层喷射砼应在前一层砼终凝前进行，直至将砼完全填满钢拱架之间结束。
2.根据权利要求1所述瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法，其特征在于：所述钢拱架机械连接定位系统包括钢拱架、锁脚锚杆（2）、定位锚杆（6）以及纵向连接钢筋（9）；钢拱架按原设计图分单元制作成节段，节段端部焊接连接钢板，节段之间用螺栓连接，钢拱架脚设置支垫；
钢拱架上按设计锚固位置和方向焊接锁脚锚杆（2）用钢套管（1），安装锚杆（2）形成拱架锁脚结构；钢拱架上按设计定位锚固位置和方向焊接定位锚杆（6）用钢套管（5），安装定位锚杆（6）为拱架定位；相邻钢拱架之间采用L型钢筋作为纵向连接钢筋（9），连接钢筋与对应锁定位置的两榀钢拱架分别采用在拱架上焊接的钢套管（10）内插入L型钢筋弯头和通过拱架上切割的螺孔（11）用螺母（12）、平垫圈（13）、弹簧垫圈（14）等夹固L型钢筋直螺纹端等方法，使钢拱架连接形成空间整体结构。
3.根据权利要求2所述瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法，其特征在于：锁脚锚杆（2）的套管（1）采用φ48×3mm钢管制作，套管（1）在拱架两侧沿拱架法向斜下交角分别为15°、30°，确保凿岩钻机钻头、锚杆等能顺利穿过套管（1）和实施导向钻孔、锚固作业；套管（1）嵌入钢拱架翼缘板12mm，并牢固焊接在钢拱架上。
4.根据权利要求2所述瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法，其特征在于：锁脚锚杆（2）自加工时可采用φ60×5mm锚垫板（3）及螺母（4）进行锁定。
5.根据权利要求2所述瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法，其特征在于：定位锚杆（6）的套管（5）采用φ48×3mm钢管制作，套管（5）沿钢拱架呈法向布置，套管（5）长度宜超出拱架型钢高度3mm，套管（5）口在定位锚杆（6）外露端与钢拱架平齐，套管（5）嵌入钢拱架翼缘板12mm，并牢固焊接在钢拱架上。
6.根据权利要求2所述瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法，其特征在于：定位锚杆（6）采用150mm×150mm×5mm锚垫板（7）及螺母（8）。
7.根据权利要求2所述瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法，其特征在于：钢拱架纵向连接钢筋（9）采用L型钢筋，其中，钢筋按设计拱架间距增加143mm下料加工，钢筋一端进行L型预弯，弯头端的直线段长度60mm；另一端采用车丝机车丝，丝杆长度150mm。
8.根据权利要求2所述瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法，其特征在于：钢拱架连接纵向钢筋（9）弯头处采取在拱架腹板上焊接定位套管（10），套管（10）用φ32×2.5mm钢管制作，管长50mm；钢拱架连接纵向钢筋（9）直螺纹处采取在拱架腹板上切割螺孔（11），孔长48mm，长孔两端采用14mm半圆形构造。
9.根据权利要求2所述瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法，其特征在于：采用I18及以上规格的型钢制作拱架时，纵向连接钢筋（9）的直螺纹段在拱架腹板两侧依次安装平垫圈（13）、螺母（12）后夹固拱架；采用I14规格的型钢制作拱架时，纵向连接钢筋（9）的直螺纹段在拱架腹板两侧依次安装平垫圈（13）、弹簧垫圈（14）、螺母（12）后夹固拱架。
10.根据权利要求1所述瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法，其特征在于：钢筋网夹扣结构由夹扣（15）、夹扣螺母（16）并利用原设计的系统锚杆及其锚垫板、锚固螺母共同构成，在锚杆出露端用夹扣螺母（16）将夹扣（15）压在锚垫板上；钢筋网片利用夹扣（15）和已安装好的系统锚杆锚垫板、锚固螺母扣夹定位，网片之间用20#～22#铁丝绑扎连接；钢筋网夹扣（15）采用6.5#槽钢或用钢板加工制成。
CN202010423165.5A 2020-05-19 2020-05-19 瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法 Active CN111441795B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010423165.5A CN111441795B (zh) 2020-05-19 2020-05-19 瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010423165.5A CN111441795B (zh) 2020-05-19 2020-05-19 瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111441795A true CN111441795A (zh) 2020-07-24
CN111441795B CN111441795B (zh) 2022-03-01

Family

ID=71655188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010423165.5A Active CN111441795B (zh) 2020-05-19 2020-05-19 瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111441795B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112523790A (zh) * 2020-12-24 2021-03-19 中铁二十局集团第一工程有限公司 锚盒以及隧道初期支护锚杆施工方法
CN114320379A (zh) * 2022-01-14 2022-04-12 中冶建工集团有限公司 一种隧道初期支护拱墙锚杆的支撑结构施工方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101509386A (zh) * 2009-03-24 2009-08-19 于守东 复合支护锚杆及其施工方法
CN102418539A (zh) * 2011-10-31 2012-04-18 山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司 软岩煤巷快速过构造掘进中的支护工艺
CN102635377A (zh) * 2012-03-19 2012-08-15 新汶矿业集团有限责任公司协庄煤矿 深部软岩巷道抗拉钢筋混凝土喷体支护方法
CN105736017A (zh) * 2015-07-27 2016-07-06 中铁十二局集团有限公司 一种隧道初期支护不对称单元正反布置拱架结构
CN205477642U (zh) * 2016-03-11 2016-08-17 中铁十八局集团有限公司 长大深埋瓦斯突出隧道无焊支护结构
CN106593485A (zh) * 2016-12-28 2017-04-26 中铁第四勘察设计院集团有限公司 一种用于隧道初支施工的型钢钢架免焊快速装配支护结构
CN206513387U (zh) * 2016-12-28 2017-09-22 中铁第四勘察设计院集团有限公司 一种隧道钢拱架的免焊接可调纵向连接装置
CN206530347U (zh) * 2017-03-02 2017-09-29 中建八局第一建设有限公司 一种用于隧道钢支撑锁脚锚杆的快速机械连接结构
CN207554075U (zh) * 2017-10-25 2018-06-29 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 一种锚杆与挂网钢筋结合的支护系统
CN209875181U (zh) * 2019-05-05 2019-12-31 河北交通职业技术学院 一种控制隧道软岩大变形的结构
CN110985078A (zh) * 2019-11-25 2020-04-10 绍兴文理学院 一种高阻让压大变形表面支护系统及其安装方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101509386A (zh) * 2009-03-24 2009-08-19 于守东 复合支护锚杆及其施工方法
CN102418539A (zh) * 2011-10-31 2012-04-18 山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司 软岩煤巷快速过构造掘进中的支护工艺
CN102635377A (zh) * 2012-03-19 2012-08-15 新汶矿业集团有限责任公司协庄煤矿 深部软岩巷道抗拉钢筋混凝土喷体支护方法
CN105736017A (zh) * 2015-07-27 2016-07-06 中铁十二局集团有限公司 一种隧道初期支护不对称单元正反布置拱架结构
CN205477642U (zh) * 2016-03-11 2016-08-17 中铁十八局集团有限公司 长大深埋瓦斯突出隧道无焊支护结构
CN106593485A (zh) * 2016-12-28 2017-04-26 中铁第四勘察设计院集团有限公司 一种用于隧道初支施工的型钢钢架免焊快速装配支护结构
CN206513387U (zh) * 2016-12-28 2017-09-22 中铁第四勘察设计院集团有限公司 一种隧道钢拱架的免焊接可调纵向连接装置
CN206530347U (zh) * 2017-03-02 2017-09-29 中建八局第一建设有限公司 一种用于隧道钢支撑锁脚锚杆的快速机械连接结构
CN207554075U (zh) * 2017-10-25 2018-06-29 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 一种锚杆与挂网钢筋结合的支护系统
CN209875181U (zh) * 2019-05-05 2019-12-31 河北交通职业技术学院 一种控制隧道软岩大变形的结构
CN110985078A (zh) * 2019-11-25 2020-04-10 绍兴文理学院 一种高阻让压大变形表面支护系统及其安装方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112523790A (zh) * 2020-12-24 2021-03-19 中铁二十局集团第一工程有限公司 锚盒以及隧道初期支护锚杆施工方法
CN114320379A (zh) * 2022-01-14 2022-04-12 中冶建工集团有限公司 一种隧道初期支护拱墙锚杆的支撑结构施工方法
CN114320379B (zh) * 2022-01-14 2024-04-19 中冶建工集团有限公司 一种隧道初期支护拱墙锚杆的支撑结构施工方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111441795B (zh) 2022-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111441795B (zh) 瓦斯隧道初期支护不动火作业施工方法
CN110410099B (zh) 一种利用波纹板来加固隧道的施工方法
WO2022122052A1 (zh) 一种市域铁路矿山法隧道浅埋段综合施工方法
CN113090284B (zh) 一种用于地下矿山松软破碎岩体的巷道支护方法
CN111335923B (zh) 一种不良地质隧道软岩大变形的施工方法
CN110847932A (zh) 基于小净距隧道双层初期支护施工工法
CN111576106A (zh) 一种客运专线无砟轨道结构快速推移更换施工方法
CN109184752B (zh) 一种煤矿用穿越老窑采空区的支护结构及其支护方法
CN108708736B (zh) 盾构刀盘检修井装配式施工方法
CN113062750A (zh) 一种下穿地下结构抗拔桩的隧道结构的施工方法
CN110735641B (zh) 下穿管线的换乘通道的施工方法
CN115977696A (zh) 一种软岩隧洞交叉口支护施工方法
CN113216975B (zh) 采区通风天井过复杂富水破碎带的施工方法
CN113236293B (zh) 城市主干路软弱围岩浅埋大跨度小净距隧道变形控制支护方法
CN216381428U (zh) 钢拱架机械连接定位系统
CN115324623A (zh) 一种金属矿深部破碎岩体巷道超前支护方法
CN110552704B (zh) 一种富水砂卵石地层渡线段暗挖穿越城市主干道施工方法
CN114278333A (zh) 一种马头门的施工方法
CN210440048U (zh) 适用于连拱隧道曲中墙施工用的模架
CN111828018A (zh) 一种防治隧道突涌水迂回导坑施工方法
CN211081922U (zh) 岩溶地层隧道二衬整治施工用注浆锚固结构
CN213296392U (zh) 一种高陡边坡挡护装置
CN215213518U (zh) 一种下穿地下结构抗拔桩的隧道结构
CN111305852B (zh) 双线隧道中导坑先行后开挖施工方法
CN102562072B (zh) 立井转平巷节点格栅混凝土连接装置

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant