CN114060060A - 一种窄翼型超前小导管及其群管效应防坍塌施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种窄翼型超前小导管，包括导管本体，导管本体采用中空金属管，导管本体的管壁上开设有注浆孔，导管本体的前端设置为锥形尖端，导管本体的外壁上设置有平板，平板连接在导管本体的尾端；群管效应防坍塌施工工艺主要包括S1施工准备、S2钢拱架安装、S3窄翼型超前小导管施工和S4小导管的注浆施工总计四个步骤，最终第一组小导管和第二组小导管在掌子面上形成群管效应，并与钢拱架、拱形砌筑层结合在隧道开挖范围内形成有效的超前棚护体系。本发明窄翼型超前小导管结构简单，施工工艺合理、易操作，形成有效的帷幕群管效应，支护整个开挖断面，提前预防地层变形、滑动的趋势。
Description
技术领域
本发明涉及隧道开挖技术领域，尤其涉及一种窄翼型超前小导管及其群管效应防坍塌施工工艺。
背景技术
浅埋暗挖隧道下穿全强风化地层时，极易出现坍塌、掉块，坍塌体往往伴随着一定的渗水量，制约着隧道的开挖施工；超前注浆预加固耗时较长，小导管加密、分块开挖支护等均不能有效的预防掉块、坍塌，小导管加密后，软弱的松散体依然会从导管间隙里塌落下来，不能有效地为拱架安装提供时间和空间。
目前，针对有一定渗水量的全强风化地层，传统的预处置方式有掌子面(局部)帷幕注浆，加固后再开挖支护，或分块开挖、半边先行支护，加密小导管至20cm环向间距且打设多层、纵向每榀施作，开挖后立即初喷等。传统的预防坍塌的方式，耗时较长，难以形成拱顶强大的支护棚架体系，像“群管管幕”一样，开挖过程中极可能再次出现坍塌。
如何研发一种装置，在隧道开挖前，预先打设在围岩地层内，能够在隧道开挖范围内形成有效的超前棚护体系，防止软弱围岩体的掉块、坍塌，从而快速的安装拱架、进一步喷射混凝支护施工，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种窄翼型超前小导管群管效应防坍塌施工工艺，解决背景技术中所列的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种窄翼型超前小导管，包括导管本体，所述导管本体采用中空金属管，所述导管本体的管壁上开设有注浆孔，所述导管本体的前端设置为锥形尖端，所述导管本体的外壁上设置有平板，所述平板连接在所述导管本体的尾端。
进一步的，所述平板的中心贴合在所述导管本体的外壁上且焊接连接在一起。
进一步的，所述平板3的一端设置为垂直边，另一端设置为V字形边，所述垂直边一侧靠近所述导管本体的尾部，且距离所述导管本体的尾部端面40～50cm，所述V字形边一侧靠近所述导管本体的前端，且距离所述导管本体的前端端面130～150cm。
进一步的，所述注浆孔为圆形通孔且呈梅花型布设在所述导管本体的管壁上；所述注浆孔的直径设置为Φ6～Φ8mm，相邻两组所述注浆孔的向间距为15～20cm。
进一步的，位于同一个轴截面上的一组所述注浆孔设置有三个且呈圆周均布，相邻两组所述注浆孔的位置错位排布。
进一步的，所述导管本体的总长度设置为4.0m，所述平板的长度均设置为2.0m；所述导管本体采用无缝钢管，所述平板采用3mm厚的钢板，宽度设置为10cm。
一种窄翼型超前小导管群管效应防坍塌施工工艺，利用如上所述的窄翼型超前小导管进行防坍塌施工，具体步骤如下：
S1、施工准备：全面熟悉图纸，做好现场交通管制，熟悉现场管线的位置，对场地周围进行保护，准备施工机械和材料进场；
S2、钢拱架安装：拱架现场加工，集中堆放，人工配合机械完成一环钢拱架的安装，所述钢拱架由多节工字钢组成；
S3、窄翼型超前小导管施工：所述钢拱架的多节工字钢的腹板上设置有D型孔，两组所述窄翼型超前小导管穿过所述D型孔后打入掌子面围岩地层内，两组所述窄翼型超前小导管包括第一组小导管和第二组小导管，所述第一组小导管和第二组小导管的倾斜角度不同且间隔分布，所述第一组小导管和第二组小导管同一组中任意相邻的两个沿隧道开挖弧形轮廓的环向间距设置25cm；
S4、小导管的注浆施工,小导管布置完成后，使用双液注浆机进行注浆施工，注浆完成后，第一组小导管和第二组小导管在掌子面上形成群管效应，与所述钢拱架、拱形砌筑层结合在隧道开挖范围内形成有效的超前棚护体系。
进一步的，所述第一组小导管和第二组小导管的布设通过风枪打入，或采用机械钻孔或洛阳铲成孔后安装。
进一步的，S3中，所述第一组小导管以10～15°的角度向掌子面施打，所述第二组小导管以30～35°的角度向掌子面施打，沿隧道轴向布置的同一直线上的第一组小导管、第二组小导管任意相邻的两个起点间距均设置为100cm,且相邻的两条直线上的所述第一组小导管、第二组小导管的起点位置错位排布。
进一步的，所述第一组小导管和第二组小导管向掌子面施打时，所述导管本体位于下方，所述平板位于上方。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明一种窄翼型超前小导管，包括导管本体，导管本体采用中空金属管，导管本体的管壁上开设有注浆孔，导管本体的前端设置为锥形尖端，导管本体的外壁上设置有平板；首先窄翼型超前小导管结构改进后，像“带翼的翅膀一样”，施工时从钢拱架腹部的D型孔打入地层内，独立的每根小导管可以实现阻碍围岩地层掉块，防止坍塌的功效；
其次，两组小导管规则排布在掌子面的围岩内，形成有效的帷幕群管效应，提前预防地层变形、滑动的趋势，从根本上预防坍塌，为下步其他拱架的安装、支护赢得安全的空间和时间；
再有，窄翼型超前小导管群管形成“帷幕”，预先形成了开挖轮廓线外承载拱，可预先控制地层沉降变形，减少地表沉降量；
最后，窄翼型超前小导管群管的实施，导管本体上的平板已将地层切开，开挖轮廓线更圆顺，超欠挖控制较好，受力更好。
总的来说，本发明窄翼型超前小导管结构简单，施工工艺合理、易操作，窄翼型超前小导管从钢拱架腹部穿过，并在掌子面上巧妙组合布置一圈，注浆后与掌子面结合为牢固的整体，形成有效的帷幕群管效应，支护整个开挖断面，提前预防地层变形、滑动的趋势，从根本上预防坍塌，为下步拱架安装、支护赢得安全的空间和时间。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明窄翼型超前小导管结构示意图；
图2为本发明图1中A-A位置剖视图；
图3为本发明窄翼型超前小导管群管效应防坍塌施工横断面示意图；
图4为本发明C-C位置剖视图；
附图标记说明：1、导管本体；101、锥形尖端；2、注浆孔；3、平板；4、第一组小导管；5、第二组小导管；6、钢拱架；7、拱形砌筑层。
具体实施方式
如图1-2所示，一种窄翼型超前小导管，包括导管本体1，所述导管本体1采用中空金属管，所述导管本体1的管壁上开设有注浆孔2，所述导管本体1的前端设置为锥形尖端101，所述导管本体1的外壁上设置有平板3，所述平板3连接在所述导管本体1的尾端。
具体的，所述平板3的中心贴合在所述导管本体1的外壁上且焊接连接在一起。所述平板3的一端设置为垂直边，另一端设置为V字形边，所述垂直边一侧靠近所述导管本体1的尾部，且距离所述导管本体1的尾部端面40～50cm，所述V字形边一侧靠近所述导管本体1的前端，且距离所述导管本体1的前端端面130～150cm。该窄翼型超前小导管结构改进后，像“带翼的翅膀一样”，施工时从钢拱架腹部的D型孔打入地层内，独立的每根小导管可以实现阻碍围岩地层掉块，防止坍塌的功效。
所述注浆孔2为圆形通孔且呈梅花型布设在所述导管本体1的管壁上；所述注浆孔2的直径设置为Φ6～Φ8mm，相邻两组所述注浆孔2的向间距为15～20cm。具体的，位于同一个轴截面上的一组所述注浆孔2设置有三个且呈圆周均布，相邻两组所述注浆孔2的位置错位排布。
所述导管本体1的总长度设置为4.0m，所述平板3的长度均设置为2.0m；所述导管本体1采用无缝钢管，所述平板3采用3mm厚的钢板，宽度设置为10cm。
如图3-4所示，一种窄翼型超前小导管群管效应防坍塌施工工艺，利用如上所述的窄翼型超前小导管进行防坍塌施工，具体步骤如下：
S1、施工准备：全面熟悉图纸，做好现场交通管制，熟悉现场管线的位置，对场地周围进行保护，准备施工机械和材料进场；
S2、钢拱架安装：拱架现场加工，集中堆放，人工配合机械完成一环钢拱架6的安装，所述钢拱架6由多节工字钢组成；
S3、窄翼型超前小导管施工：所述钢拱架6的多节工字钢的腹板上设置有D型孔，两组所述窄翼型超前小导管穿过所述D型孔后打入掌子面围岩地层内，两组所述窄翼型超前小导管包括第一组小导管4和第二组小导管5，所述第一组小导管4和第二组小导管5的倾斜角度不同且间隔分布，所述第一组小导管和第二组小导管同一组中任意相邻的两个沿隧道开挖弧形轮廓的环向间距设置25cm；
S4、小导管的注浆施工,小导管布置完成后，使用双液注浆机进行注浆施工，注浆完成后，第一组小导管和第二组小导管在掌子面上形成群管效应，与所述钢拱架、拱形砌筑层8结合在隧道开挖范围内形成有效的超前棚护体系。
具体的，所述第一组小导管4和第二组小导管5的布设通过风枪打入，或采用机械钻孔或洛阳铲成孔后安装。
S3中，所述第一组小导管4以10～15°的角度向掌子面施打，所述第二组小导管5以30～35°的角度向掌子面施打，沿隧道轴向布置的同一直线上的第一组小导管4、第二组小导管5任意相邻的两个起点间距均设置为100cm,且相邻的两条直线上的所述第一组小导管4、第二组小导管5的起点位置错位排布。所述第一组小导管4和第二组小导管5向掌子面施打时，所述导管本体1位于下方，所述平板3位于上方。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种窄翼型超前小导管，其特征在于：包括导管本体，所述导管本体采用中空金属管，所述导管本体的管壁上开设有注浆孔，所述导管本体的前端设置为锥形尖端，所述导管本体的外壁上设置有平板，所述平板连接在所述导管本体的尾端。
2.根据权利要求1所述的窄翼型超前小导管，其特征在于：所述平板的中心贴合在所述导管本体的外壁上且焊接连接在一起。
3.根据权利要求2所述的窄翼型超前小导管，其特征在于：所述平板3的一端设置为垂直边，另一端设置为V字形边，所述垂直边一侧靠近所述导管本体的尾部，且距离所述导管本体的尾部端面40～50cm，所述V字形边一侧靠近所述导管本体的前端，且距离所述导管本体的前端端面130～150cm。
4.根据权利要求1所述的窄翼型超前小导管，其特征在于：所述注浆孔为圆形通孔且呈梅花型布设在所述导管本体的管壁上；所述注浆孔的直径设置为Φ6～Φ8mm，相邻两组所述注浆孔的向间距为15～20cm。
5.根据权利要求4所述的窄翼型超前小导管，其特征在于：位于同一个轴截面上的一组所述注浆孔设置有三个且呈圆周均布，相邻两组所述注浆孔的位置错位排布。
6.根据权利要求1所述的窄翼型超前小导管，其特征在于：所述导管本体1的总长度设置为4.0m，所述平板的长度设置为2.0m；所述导管本体采用无缝钢管，所述平板均采用3mm厚的钢板，宽度设置为10cm。
7.一种窄翼型超前小导管群管效应防坍塌施工工艺，其特征在于：利用如权利要求1-6所述的窄翼型超前小导管进行防坍塌施工，具体步骤如下：
S1、施工准备：全面熟悉图纸，做好现场交通管制，熟悉现场管线的位置，对场地周围进行保护，准备施工机械和材料进场；
S2、钢拱架安装：拱架现场加工，集中堆放，人工配合机械完成一环钢拱架的安装，所述钢拱架由多节工字钢组成；
S3、窄翼型超前小导管施工：所述钢拱架的多节工字钢的腹板上设置有D型孔，两组所述窄翼型超前小导管穿过所述D型孔后打入掌子面围岩地层内，两组所述窄翼型超前小导管包括第一组小导管和第二组小导管，所述第一组小导管和第二组小导管的倾斜角度不同且间隔分布，所述第一组小导管和第二组小导管同一组中任意相邻的两个沿隧道开挖弧形轮廓的环向间距设置25cm；
S4、小导管的注浆施工,小导管布置完成后，使用双液注浆机进行注浆施工，注浆完成后，第一组小导管和第二组小导管在掌子面上形成群管效应，并与所述钢拱架、拱形砌筑层结合在隧道开挖范围内形成有效的超前棚护体系。
8.根据权利要求7所述的窄翼型超前小导管群管效应防坍塌施工工艺，其特征在于：所述第一组小导管和第二组小导管的布设通过风枪打入，或采用机械钻孔或洛阳铲成孔后安装。
9.根据权利要求7所述的窄翼型超前小导管群管效应防坍塌施工工艺，其特征在于：S3中，所述第一组小导管以10～15°的角度向掌子面施打，所述第二组小导管以30～35°的角度向掌子面施打，沿隧道轴向布置的同一直线上的第一组小导管、第二组小导管任意相邻的两个起点间距均设置为100cm,且相邻的两条直线上的所述第一组小导管、第二组小导管的起点位置错位排布。
10.根据权利要求9所述的窄翼型超前小导管群管效应防坍塌施工工艺，其特征在于：所述第一组小导管和第二组小导管向掌子面施打时，所述导管本体位于下方，所述平板位于上方。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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