CN111577340A - 一种初期支护系统的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种初期支护系统的施工方法,包括以下步骤:S1:开挖上台阶,在隧道的岩面上铺设金属网,喷射初喷混凝土;S2:在隧道中布设钢拱架,铺设钢筋网;S3:在岩面上钻出若干安装孔,各安装孔中均安装锁紧锚管,各锁紧锚管的孔内均推放长线雷管,接电爆破,再向锁紧锚管中浇筑水泥‑水玻璃双液浆,最后将钢拱架与锁紧锚管固定;S4:在钢拱架上均匀喷射次喷混凝土到设计厚度;S5:重复S1‑S4依次进行中台阶和下台阶的施工。本发明能够改善锁紧锚管的受力状态,避免锁紧锚管被拉出、钢拱架失效和初支开裂侵限造成的返工以及安全高风险现象,并能够增加初期支护结构的整体性和强度,防止发生开挖后隧道顶部掉块、蹓塌事故。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域,特别是涉及一种初期支护系统的施工方法。
背景技术
高铁双线隧道的出口段受到转转岩区域性大断裂的影响,隧道范围内岩体挤压强烈形成破碎带,破碎带内发育出很多不规则网状方解石脉,沿断裂方向会有第四系孔隙潜水、基岩裂隙渗水,围岩自稳能力很差。开挖揭示地质条件差,掌子面拱部夹一条破碎带,岩性为黑色、灰黑色炭质页岩、薄层、破碎状,在采用三台阶法施工时,通常上台阶一次开挖1榀拱架也易发生蹓塌,而在线路断层面或褶曲条带处,拱架变形速率快,变形量大,待开挖下台阶和仰拱时,变形已经侵限,初支接近失效,安全风险骤增,不得不停止掌子面开挖,返工换拱、重新喷射混凝土。
发明内容
本发明的目的是提供一种初期支护系统的施工方法,以解决上述现有技术存在的问题,改善锁紧锚管的受力状态,避免锁紧锚管被拉出、钢拱架失效和初支开裂侵限造成的返工以及安全高风险现象,并能够增加初期支护结构的整体性和强度,防止发生开挖后隧道顶部掉块、蹓塌事故。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
本发明提供了一种初期支护系统的施工方法,包括以下步骤:
S1:采用三台阶预留核心土的方法进行开挖上台阶,开挖完成后在隧道的岩面上铺设金属网,喷射设定厚度的初喷混凝土使所述金属网固定在所述岩面上;
S2:在所述隧道中布设钢拱架,在所述钢拱架的外侧铺设钢筋网;
S3:在所述岩面上钻出若干安装孔,各所述安装孔中均安装锁紧锚管,各所述锁紧锚管的孔内均由近端向远端推放一个依次用柔软炮泥和保鲜膜包裹的长线雷管,所述长线雷管的两脚线拧在一起,所述长线雷管的导线伸至所述锁紧锚管近端的外部,再向所述锁紧锚管的远端推放若干炮泥,人员撤到安全地带,接电爆破所述长线雷管,将所述锁紧锚管的远端炸开,再向所述锁紧锚管中浇筑水泥-水玻璃双液浆,最后将所述钢拱架与所述锁紧锚管固定;
S4:在所述钢拱架上均匀喷射次喷混凝土到设计厚度,使所述次喷混凝土、所述钢拱架和所述初喷混凝土固定连接成一体;
S5:重复S1-S4,依次进行中台阶和下台阶的施工,最终完成所述上台阶、所述中台阶和所述下台阶形成的初期支护系统的施工。
优选的,在进行S4与S5之间添加Sa:在上一个台阶所述钢拱架的拱脚处向下开设若干排倾斜设置的加固孔,所述加固孔中均进行注浆。
优选的,所述加固孔的倾斜角度均为15°~45°,相邻排的所述加固孔的排距0.5~0.8m,同排中相邻的所述加固孔的间距为0.8-1.2m,所述加固孔中均利用硫铝酸盐水泥进行注浆。
优选的,所述S2中的所述钢筋网包括内层钢筋网片和外层钢筋网片,所述外层钢筋网片铺设在所述初喷混凝土上并搭接在所述金属网上,所述内层钢筋网片铺设且绑扎在所述钢拱架上。
优选的,所述锁紧锚管的长度均为9-11m。
优选的,所述钢拱架的各钢筋的左右侧均设置有所述安装孔,所述安装孔中均安装所述锁紧锚管,所述锁紧锚管均与所述钢筋的两侧固定连接。
优选的,同一所述钢筋处的两个所述锁紧锚管的上端面均利用上U型钢筋焊接连接,同一所述钢筋处的两个所述锁紧锚管的下端面均利用下U型钢筋焊接连接,所述钢筋位于所述上U型钢筋和所述下U型钢筋的U型槽中。
优选的,所述上台阶、所述中台阶和所述下台阶中均设置监测点,所述监测点用于量测拱顶沉降和收敛值数据,在所述拱顶沉降和所述收敛值符合要求后,在所述次喷混凝土上铺设土工布、防水板,并施做二次衬砌混凝土。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果:
本发明在锁紧锚管的远端放置长线雷管,接线引爆锁紧锚管的远端,注浆后增强锁紧锚管的抗拉强度,避免锁紧锚管被拉出、钢拱架失效和初支开裂侵限造成的返工以及安全高风险现象,同时,在隧道的岩面上铺设金属网且利用初喷混凝土将其固定,对岩面进行加固,增加初期支护系统的整体性和强度,防止开挖后发生隧道顶部掉块、蹓塌事故,有效避免初期支护系统的变形、侵限,提高施工过程的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中初期支护系统的结构示意图;
图2为本发明中锁紧锚管爆破前的结构示意图;
图3为本发明中锁紧锚管爆破且浇筑后的结构示意图;
图4为本发明中浇筑后加固孔的结构示意图;
图5为初期支护系统和二次衬砌的结构示意图;
其中:1-钢拱架,2-内层钢筋网片,3-外层钢筋网片,4-金属网,5-锁紧锚管,6-上U型钢筋,7-下U型钢筋,8-长线雷管,9-炮泥,10-水泥-水玻璃双液浆,11-加固孔,12-硫铝酸盐水泥。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,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付出创造性劳动的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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-图5所示:本实施例提供了一种初期支护系统的施工方法,包括以下步骤:
S1:采用三台阶预留核心土的方法进行开挖上台阶,开挖完成后在隧道的岩面上铺设金属网4,喷射设定厚度的初喷混凝土使金属网4固定在岩面上,金属网4采用目数较密的金属网;在隧道的岩面上铺设金属网4且利用初喷混凝土将其固定,对岩面进行加固,增加初期支护系统的整体性和强度,防止开挖后发生隧道顶部掉块、蹓塌事故;
S2:在隧道中布设钢拱架1,在钢拱架1的外侧铺设钢筋网,具体可以采用φ8钢筋网格,网格间距20×20cm;钢筋网包括内层钢筋网片2和外层钢筋网片3,外层钢筋网片3铺设在初喷混凝土上并搭接在金属网4上,内层钢筋网片2铺设且利用金属丝绑扎在钢拱架1上;
S3:在岩面上钻出若干安装孔,各安装孔中均安装锁紧锚管5,锁紧锚管5的长度均为9-11m,具体的锁紧锚管5布置在钢拱架1拱部140°范围内,且锁紧锚管5均为中空注浆锚杆,140°范围之外的锁紧锚管5可以采用φ22砂浆锚杆,纵环向间距1.0×1.0m,各锁紧锚管5的孔内均由近端向远端推放一个依次用柔软炮泥和保鲜膜包裹的长线雷管8(其中靠近隧道的一端为近端,远离隧道的一端为远端),长线雷管8的两脚线拧在一起,长线雷管8的导线伸至锁紧锚管5近端的外部,再向锁紧锚管5的远端推放若干炮泥9,人员撤到安全地带,接电爆破长线雷管8,将锁紧锚管5的远端炸开,再向锁紧锚管5中浇筑水泥-水玻璃双液浆10,最后将钢拱架1与锁紧锚管5固定;钢拱架1的各钢筋的左右侧均设置有安装孔,安装孔中均安装锁紧锚管5,两侧的锁紧锚管5爆破并被浇筑后形成如图3所示的固定状态,两个锁紧锚管5的远端相互浇筑在一起,进一步的增强锁紧锚管5的抗拉强度,锁紧锚管5均与钢筋的两侧固定连接,同一钢筋处的两个锁紧锚管5的上端面均利用上U型钢筋6焊接连接,同一钢筋处的两个锁紧锚管5的下端面均利用下U型钢筋7焊接连接,钢筋位于上U型钢筋6和下U型钢筋7的U型槽中并焊接固定,增强钢拱架1与锁紧锚管5之间的连接强度,以提高初期支护系统的整体强度,降低安全风险;
S4:在钢拱架1上均匀喷射次喷混凝土到设计厚度,使次喷混凝土、钢拱架1和初喷混凝土固定连接成一体;
S5:重复S1-S4,依次进行中台阶和下台阶的施工,最终完成上台阶、中台阶和下台阶形成的初期支护系统的施工,形成的初期支护系统厚度为29cm,初喷混凝土和次喷混凝土均为C25混凝土。
本实施例还可以在进行S4与S5之间添加Sa:在上一个台阶钢拱架1的拱脚处向下开设若干排倾斜设置的加固孔11,加固孔11中均进行注浆,加固孔11的倾斜角度均为15°~45°,相邻排的加固孔11的排距0.5~0.8m,同排中相邻的加固孔11的间距为0.8-1.2m,加固孔11中均利用硫铝酸盐水泥12进行注浆,以对上一台阶进行支护,防止下一个台阶开挖时上一台架出现片帮和背后脱空、蹓塌失效的问题。
本实施例优选的,上台阶、中台阶和下台阶中均设置监测点,监测点用于量测拱顶沉降和收敛值数据,在拱顶沉降和收敛值符合要求后,在次喷混凝土上铺设土工布、防水板,并继续施做二次衬砌混凝土,具体图5所示。
和传统施工方法相比,本实施例具有以下优势,(1)通过锁紧锚管5远端爆破后注浆,以及双U型钢筋与钢拱架1的焊接固定的方式,提高锁紧锚管5的抗拉强度,并有效加固初期支护系统,避免锁紧锚管5被拉出、钢拱架1失效和初支开裂侵限造成的返工以及安全高风险现象。(2)喷射初喷混凝土之前增设一层金属网4,对岩面进行加固,增强初喷混凝土完整性和强度,及时抵抗软弱破碎围岩的塑性变形,防止钢拱架1的拱部大变形和蹓塌。(3)拱脚处背后加设加固孔11并注浆,下一个台阶开挖时上一台架出现片帮和背后脱空、蹓塌失效的问题,从而有效能够避免初期支护系统的变形、侵限、溜坍造成的返工和高风险问题。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种初期支护系统的施工方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1:采用三台阶预留核心土的方法进行开挖上台阶,开挖完成后在隧道的岩面上铺设金属网,喷射设定厚度的初喷混凝土使所述金属网固定在所述岩面上;
S2:在所述隧道中布设钢拱架,在所述钢拱架的外侧铺设钢筋网;
S3:在所述岩面上钻出若干安装孔,各所述安装孔中均安装锁紧锚管,各所述锁紧锚管的孔内均由近端向远端推放一个依次用柔软炮泥和保鲜膜包裹的长线雷管,所述长线雷管的两脚线拧在一起,所述长线雷管的导线伸至所述锁紧锚管近端的外部,再向所述锁紧锚管的远端推放若干炮泥,人员撤到安全地带,接电爆破所述长线雷管,将所述锁紧锚管的远端炸开,再向所述锁紧锚管中浇筑水泥-水玻璃双液浆,最后将所述钢拱架与所述锁紧锚管固定;
S4:在所述钢拱架上均匀喷射次喷混凝土到设计厚度,使所述次喷混凝土、所述钢拱架和所述初喷混凝土固定连接成一体;
S5:重复S1-S4,依次进行中台阶和下台阶的施工,最终完成所述上台阶、所述中台阶和所述下台阶形成的初期支护系统的施工。
2.根据权利要求1所述的初期支护系统的施工方法,其特征在于:在进行S4与S5之间添加Sa:在上一个台阶所述钢拱架的拱脚处向下开设若干排倾斜设置的加固孔,所述加固孔中均进行注浆。
3.根据权利要求2所述的初期支护系统的施工方法,其特征在于:所述加固孔的倾斜角度均为15°~45°,相邻排的所述加固孔的排距0.5~0.8m,同排中相邻的所述加固孔的间距为0.8-1.2m,所述加固孔中均利用硫铝酸盐水泥进行注浆。
4.根据权利要求1所述的初期支护系统的施工方法,其特征在于:所述S2中的所述钢筋网包括内层钢筋网片和外层钢筋网片,所述外层钢筋网片铺设在所述初喷混凝土上并搭接在所述金属网上,所述内层钢筋网片铺设且绑扎在所述钢拱架上。
5.根据权利要求1所述的初期支护系统的施工方法,其特征在于:所述锁紧锚管的长度均为9-11m。
6.根据权利要求1所述的初期支护系统的施工方法,其特征在于:所述钢拱架的各钢筋的左右侧均设置有所述安装孔,所述安装孔中均安装所述锁紧锚管,所述锁紧锚管均与所述钢筋的两侧固定连接。
7.根据权利要求6所述的初期支护系统的施工方法,其特征在于:同一所述钢筋处的两个所述锁紧锚管的上端面均利用上U型钢筋焊接连接,同一所述钢筋处的两个所述锁紧锚管的下端面均利用下U型钢筋焊接连接,所述钢筋位于所述上U型钢筋和所述下U型钢筋的U型槽中。
8.根据权利要求1所述的初期支护系统的施工方法,其特征在于:所述上台阶、所述中台阶和所述下台阶中均设置监测点,所述监测点用于量测拱顶沉降和收敛值数据,在所述拱顶沉降和所述收敛值符合要求后,在所述次喷混凝土上铺设土工布、防水板,并施做二次衬砌混凝土。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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