CN111648823B - 适用于断层破碎带隧道的坍塌处理方法 - Google Patents
适用于断层破碎带隧道的坍塌处理方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了适用于断层破碎带隧道的坍塌处理方法，包括如下步骤：S1：对隧道坍塌段采用洞渣反压回填；S2：对未坍塌段在设定的范围内间隔采用型钢拱架施作护拱作为过渡加强段，型钢拱架施作护拱也同时设置在坍塌段；S3：在过渡加强段以及坍塌段范围内沿纵向间隔并排打设超前小导管，超前小导管尾端固结于已施工型钢拱架上，超前小导管前端向上朝向掌子面倾斜，每一个径向范围内的型钢拱架上间隔设置一圈超前小导管；S4：在每一个径向范围内，每间隔多根超前小导管采用水泥浆注浆。本发明具有施工机械要求低、施工成本低、施工周期短、围岩固结效果好、排水效果好等特点。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域。更具体地说，本发明涉及适用于断层破碎带隧道的坍塌处理方法。
背景技术
断层破碎带隧道坍塌处理传统方式是施作超前大管棚，其直径一般为80-90毫米，长度一般达到20米，一根3米一节的超前大管棚成本超过900元，另外，超前大管棚刚度大，存在施工机械要求高、施工成本高、施工周期长等缺点。而超前小导管施工需要承担的风险较大，基本上不会在此施工中使用。
发明内容
本发明的一个目的是提供适用于断层破碎带隧道的坍塌处理方法，具有施工机械要求低、施工成本低、施工周期短、围岩固结效果好、排水效果好等特点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了适用于断层破碎带隧道的坍塌处理方法，包括如下步骤：
S1：对隧道坍塌段采用洞渣反压回填；
S2：对未坍塌段在设定的范围内间隔采用型钢拱架施作护拱作为过渡加强段，型钢拱架施作护拱也同时设置在坍塌段；
S3：在过渡加强段以及坍塌段范围内沿纵向间隔并排打设超前小导管，超前小导管尾端固结于已施工型钢拱架上，超前小导管前端向上朝向掌子面倾斜，每一个径向范围内的型钢拱架上间隔设置一圈超前小导管；
S4：在每一个径向范围内，每间隔多根超前小导管采用水泥浆注浆。
优选的是，超前小导管为直径42mm、壁厚4mm、长度3.5m的钢管。
优选的是，所述步骤S2中，过渡加强段为4米。
优选的是，所述步骤S3中，超前小导管向上倾斜角度为6度，在径向范围内，相邻超前小导管间距为1cm。
优选的是，所述步骤S4中，水泥浆水灰比为1:1，注浆压力1～1.5Mpa。
优选的是，所述步骤S4中，间隔5根超前小导管进行注浆。
优选的是，所述步骤S3中，超前小导管尾端通过焊接方式固结在型钢拱架上。
优选的是，所述步骤S3中，超前小导管尾端通过固定装置固结在型钢拱架上，所述固定装置包括：
固定带，其为与型钢拱架相同的结构，所述固定带恰好绕型钢拱架环向一圈固定在型钢拱架上；
固定件，其为多组且沿所述固定带的环向依次设置，每组固定件包括多个固定环，其个数与注浆时超前小导管间隔个数相同，所述固定环为优弧结构且所述固定环的两侧沿固定带的环向固定在所述固定带上表面，对应每个固定环内部的固定带上表面为斜面，所述斜面与水平方向的夹角为超前小导管倾斜的角度，超前小导管紧贴斜面从固定环内穿过，所述固定环上端具有贯通固定环内部的开口；
螺栓孔，其在每一相邻固定件的相邻固定环之间的固定带上均设置一对，一对螺栓孔之间的固定带上表面也为斜面，所述斜面与水平方向的夹角为超前小导管倾斜的角度，待注浆的超前小导管位于一对螺栓孔之间；
连接带，其为多个且与所述固定件一一对应，所述连接带为具有微弹性的弹性带，所述连接带的一端具有竖直的通孔，所述连接带的另一端具有向上延伸设置的圆柱，其上端部具有直径比所述圆柱直径大的盖帽，所述圆柱恰好配合于所述通孔内，所述连接带下表面沿其长度方向还设置有多个弹性压块，其分别一一对应位于多个固定环的开口内，相邻弹性压块之间的间距略小于相邻固定环开口之间的间距，所述连接带在两个端部还分别设置有孔洞，所述连接带的两端均延伸至相邻的螺栓孔上方；
螺栓，其在每个螺栓孔处对应设置一个，所述螺栓从螺栓孔上方的连接带的孔洞中穿过后螺纹配合于对应的螺栓孔内，所述螺栓具有螺帽，所述螺栓位于螺栓孔上的长度小于超前小导管的直径。
优选的是，所述固定带通过绑扎或者焊接的方式固定在型钢拱架上。
优选的是，所述固定带由多个固定单元拼接组合而成。
优选的是，注浆的超前小导管尾端通过止浆结构实现止浆，所述止浆结构包括中空钢管、软管、止浆阀和把手，所述中空钢管一端通过软管连通至超前小导管尾端，所述中空钢管的另一端连通外部的注浆管，所述止浆阀连接至中空钢管上，所述中空钢管上还连接有一对把手。
本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明解决了传统超前大管棚法施工机械要求高、施工成本高、施工周期长的问题。
2、本发明对未坍塌段4m范围内施作护拱作为过渡加强段，保障了坍塌处理前期的施工安全。
3、本发明采用并排打设超前小导管，间距1cm，解决了单根小导管承载力不足的问题。
4、本发明每间隔5根小导管采用水灰比1:1的水泥浆注浆，注浆压力1～1.5Mpa，兼顾解决了固结围岩和排出孔隙水两个难题。
5、本发明工艺简捷，施工方便，成本低，具有实用性和经济价值。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的纵断面结构示意图；
图2为本发明的横断面结构示意图；
图3为本发明的固定装置局部放大横断面图；
图4为本发明的固定装置局部放大纵断面图；
图5为本发明的止浆结构的示意图。
附图标记说明：
1、超前小导管，2、型钢拱架，3、固定带，4、斜面，5、连接带，6、圆柱，7、螺栓，8、固定环，9、弹性压块，10、止浆阀，11、中空钢管，12、把手。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1和图2所示，本发明提供一种适用于断层破碎带隧道的坍塌处理方法，包括如下步骤：
S1：对隧道坍塌段采用洞渣反压回填；
S2：对未坍塌段在设定的4米范围内间隔采用型钢拱架2施作护拱作为过渡加强段，型钢拱架2施作护拱也同时设置在坍塌段；
S3：在过渡加强段以及坍塌段范围内沿纵向间隔并排打设超前小导管1，超前小导管1为直径42mm、壁厚4mm、长度3.5m的钢管，超前小导管1尾端固结于已施工型钢拱架2上，超前小导管1前端向上朝向掌子面倾斜，倾斜角度为6度，每一个径向范围内的型钢拱架2上间隔1cm设置一圈超前小导管1；
S4：在每一个径向范围内，每间隔5根超前小导管1采用水泥浆注浆，水泥浆水灰比为1:1，注浆压力1～1.5Mpa，未注浆的小导管可以兼具排水的作用。
在另一种技术方案中，所述步骤S3中，超前小导管1尾端通过焊接方式固结在型钢拱架2上。
在另一种技术方案中，所述步骤S3中，超前小导管1尾端通过固定装置固结在型钢拱架2上，如图3和图4所示，所述固定装置包括：
固定带3，其为与型钢拱架2相同的结构，所述固定带3恰好绕型钢拱架2环向一圈固定在型钢拱架2上，固定带3相当于代替了型钢拱架2对超前小导管1进行固结；
固定件，其为多组且沿所述固定带3的环向依次设置，每组固定件包括多个固定环8，其个数与注浆时超前小导管1间隔个数相同，也就是固定环8的个数与不需要注浆的超前小导管1个数相同，也就是固定环8的个数与需要注浆的相邻的两个超前小导管1之间的不需要注浆的超前小导管1个数相同，所述固定环8为优弧结构，也就是固定环8不是整个圆环结构，为大半个圆环结构，且所述固定环8的两侧沿固定带3的环向固定在所述固定带3上表面，对应每个固定环8内部的固定带3上表面为斜面4，所述斜面4与水平方向的夹角为超前小导管1倾斜的角度，超前小导管1紧贴斜面4从固定环8内穿过，然后超前小导管1打设后的倾斜角度就固定了，在施工过程中不需要再进行单独的监测，所述固定环8上端具有贯通固定环8内部的开口；
螺栓孔，其在每一相邻固定件的相邻固定环8之间的固定带3上均设置一对，一对螺栓孔之间的固定带3上表面也为斜面4，所述斜面4与水平方向的夹角为超前小导管1倾斜的角度，待注浆的超前小导管1位于一对螺栓孔之间，待注浆的超前小导管1与其它超前小导管1的安装位置和谷底方式不一样；
连接带5，其为多个且与所述固定件一一对应，所述连接带5为具有微弹性的弹性带，所述连接带5的一端具有竖直的通孔，所述连接带5的另一端具有向上延伸设置的圆柱6，其上端部具有直径比所述圆柱6直径大的盖帽，所述圆柱6恰好配合于所述通孔内，圆柱6从下端进入通孔内，由于连接带5具有弹性，通过挤压，盖帽也能从通孔内穿过，盖帽防止圆柱6从通孔中滑出，所述连接带5下表面沿其长度方向还设置有多个弹性压块9，其分别一一对应位于多个固定环8的开口内，相邻弹性压块9之间的间距略小于相邻固定环8开口之间的间距，从而弹性压块9对超前小导管1进行更紧的限位固定，所述连接带5在两个端部还分别设置有孔洞，所述连接带5的两端均延伸至相邻的螺栓孔上方，连接带5的两端延伸至其临近的超前小导管1上方，并且超过超前小导管1的中心线；
螺栓7，其在每个螺栓孔处对应设置一个，所述螺栓7从螺栓孔上方的连接带5的孔洞中穿过后螺纹配合于对应的螺栓孔内，所述螺栓7具有螺帽，所述螺栓7位于螺栓孔上的长度小于超前小导管1的直径，从而通过一对螺栓7的下压力将连接带5压紧在待注浆的超前小导管1上，实现待注浆的超前小导管1的固定。
在上述技术方案中，超前小导管1设置的较多，如果全部采用焊接方式固结在型钢拱架2上，需要焊接的次数太多，工作量很大，并且在施工过程中间隔一定数量的超前小导管1还需要进行注浆，如果可以将不需要注浆的超前小导管1当作一个整体进行简单方便的固结，可以大幅度提高施工效率，并且进行分组后，需要进行注浆的超前小导管1也是单独区分开，对后续注浆也能很好的区分，从而也能提高施工效率。通过依次将超前小导管1从固定环8内的斜面4穿过，一组固定件穿设完成后，通过连接带5依次将弹性压块9压入开口内，实现对超前小导管1的固定，弹性压块9压入开口中后会发生一定的压缩变形，弹性压块9下底面也可以为适应超前小导管1倾斜的斜面4，然后再安装相邻的一组固定件内的超前小导管1，相邻固定件之间的待注浆超前小导管1此时进行安装，再通过圆柱6与通孔的配合实现连接带5的连接，结合一对螺栓7的穿设，实现待注浆超前小导管1的固定安装，依次按照此步骤安装即可，在端部的连接带5通过绑扎固定的方式固定在固定带3上即可。
在另一种技术方案中，所述固定带3通过绑扎或者焊接的方式固定在型钢拱架2上。
在另一种技术方案中，所述固定带3由多个固定单元拼接组合而成。固定带3由多个固定单元构成，然后组装至型钢拱架2上并固定，固定带3与型钢拱架2固定施工时更为方便，比整体固定安装施工更为便捷。
在另一种技术方案中，如图5所示，注浆的超前小导管1尾端通过止浆结构实现止浆，所述止浆结构包括中空钢管11、软管、止浆阀10和把手12，所述中空钢管11一端通过软管连通至超前小导管1尾端，所述中空钢管11的另一端连通外部的注浆管，所述止浆阀10连接至中空钢管11上，所述中空钢管11上还连接有一对把手12。
在上述技术方案中，传统方式是采用止浆阀直接连接在超前小导管1尾部实现止浆，待浆液凝固后，止浆阀不易取下，造成止浆阀的浪费，不能重复周转使用。本申请设计了止浆结构，采用可以周转使用的止浆阀10，可周转使用的止浆阀10如下：尾部设计可操作的把手12、通过中空钢管11连接止浆阀10、再通过软管连接超前小导管1，待超前小导管1注浆压力达到设计压力值时，关闭止浆阀10，待注浆液达到初凝时间后，取出止浆阀结构，止浆阀10与中空钢管11螺纹连接，拆下止浆阀10，实现止浆阀10的周转使用。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (9)
1.适用于断层破碎带隧道的坍塌处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：对隧道坍塌段采用洞渣反压回填；
S2：对未坍塌段在设定的范围内间隔采用型钢拱架施作护拱作为过渡加强段，型钢拱架施作护拱也同时设置在坍塌段；
S3：在过渡加强段以及坍塌段范围内沿纵向间隔并排打设超前小导管，超前小导管尾端固结于已施工型钢拱架上，超前小导管前端向上朝向掌子面倾斜，每一个径向范围内的型钢拱架上间隔设置一圈超前小导管；
S4：在每一个径向范围内，每间隔多根超前小导管采用水泥浆注浆；
所述步骤S3中，超前小导管尾端通过固定装置固结在型钢拱架上，所述固定装置包括：
固定带，其为与型钢拱架相同的结构，所述固定带恰好绕型钢拱架环向一圈固定在型钢拱架上；
固定件，其为多组且沿所述固定带的环向依次设置，每组固定件包括多个固定环，其个数与注浆时超前小导管间隔个数相同，所述固定环为优弧结构且所述固定环的两侧沿固定带的环向固定在所述固定带上表面，对应每个固定环内部的固定带上表面为斜面，所述斜面与水平方向的夹角为超前小导管倾斜的角度，超前小导管紧贴斜面从固定环内穿过，所述固定环上端具有贯通固定环内部的开口；
螺栓孔，其在每一相邻固定件的相邻固定环之间的固定带上均设置一对，一对螺栓孔之间的固定带上表面也为斜面，所述斜面与水平方向的夹角为超前小导管倾斜的角度，待注浆的超前小导管位于一对螺栓孔之间；
连接带，其为多个且与所述固定件一一对应，所述连接带为具有微弹性的弹性带，所述连接带的一端具有竖直的通孔，所述连接带的另一端具有向上延伸设置的圆柱，其上端部具有直径比所述圆柱直径大的盖帽，所述圆柱恰好配合于所述通孔内，所述连接带下表面沿其长度方向还设置有多个弹性压块，其分别一一对应位于多个固定环的开口内，相邻弹性压块之间的间距略小于相邻固定环开口之间的间距，所述连接带在两个端部还分别设置有孔洞，所述连接带的两端均延伸至相邻的螺栓孔上方；
螺栓，其在每个螺栓孔处对应设置一个，所述螺栓从螺栓孔上方的连接带的孔洞中穿过后螺纹配合于对应的螺栓孔内，所述螺栓具有螺帽，所述螺栓位于螺栓孔上的长度小于超前小导管的直径。
2.如权利要求1所述的适用于断层破碎带隧道的坍塌处理方法，其特征在于，超前小导管为直径42mm、壁厚4mm、长度3.5m的钢管。
3.如权利要求1所述的适用于断层破碎带隧道的坍塌处理方法，其特征在于，所述步骤S2中，过渡加强段为4米。
4.如权利要求1所述的适用于断层破碎带隧道的坍塌处理方法，其特征在于，所述步骤S3中，超前小导管向上倾斜角度为6度，在径向范围内，相邻超前小导管间距为1cm。
5.如权利要求1所述的适用于断层破碎带隧道的坍塌处理方法，其特征在于，所述步骤S4中，水泥浆水灰比为1:1，注浆压力1～1.5Mpa。
6.如权利要求1所述的适用于断层破碎带隧道的坍塌处理方法，其特征在于，所述步骤S4中，间隔5根超前小导管进行注浆。
7.如权利要求1所述的适用于断层破碎带隧道的坍塌处理方法，其特征在于，所述步骤S3中，超前小导管尾端通过焊接方式固结在型钢拱架上。
8.如权利要求1所述的适用于断层破碎带隧道的坍塌处理方法，其特征在于，所述固定带通过绑扎或者焊接的方式固定在型钢拱架上，所述固定带由多个固定单元拼接组合而成。
9.如权利要求1所述的适用于断层破碎带隧道的坍塌处理方法，其特征在于，注浆的超前小导管尾端通过止浆结构实现止浆，所述止浆结构包括中空钢管、软管、止浆阀和把手，所述中空钢管一端通过软管连通至超前小导管尾端，所述中空钢管的另一端连通外部的注浆管，所述止浆阀连接至中空钢管上，所述中空钢管上还连接有一对把手。
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- 2020-05-22 CN CN202010443000.4A patent/CN111648823B/zh active Active
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