CN117005900A - 隧道出洞临时支护结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道工程领域，具体公开了隧道出洞临时支护结构，包括导向墙、水平孔、注浆管和移动支护单元，注浆管插入到水平孔内，注浆管上形成有平面部，平面部上开设有若干注浆孔；水平孔的前后端设置有20‑50cm的密封孔；移动支护单元包括移动拱架、滑动轨道和支撑条，滑动轨道呈矩形状，滑动轨道设置在隧道底部两侧，滑动轨道上包括支撑部和导向部，支撑部位于加固结构层的下方，导向部由若干导向槽形成；移动拱架包括拱形部和两个竖直部，竖直部的底部设置有移动座，移动座的底部设置有滑块，滑块水平滑动设置在导向槽内，滑块的底部设置有滑轮，拱形部的上端沿其周向设置有若干凹槽，若干凹槽中能够插入有支撑板。本发明的目的在于提供隧道出洞临时支护结构，以解决如何防止隧道塌方的技术问题。

Description

隧道出洞临时支护结构

技术领域

本发明涉及隧道工程领域，具体公开了隧道出洞临时支护结构。

背景技术

近年来，我国的基础建设步伐越来越快，尤其是铁路、公路工程发展更是迅猛。在铁路、公路建设的发展过程中，也伴随着越来越多的隧道工程，对于西南地区而言，其地势险峻、山体、河流多、且部分地区雨水也多，导致隧道工程的施工难度直线上升。

隧道工程的施工过程中，如果隧道周围的岩层或土体较为软弱，则在施工过程中很容易出现塌方的情况，为了避免该情况，现有技术中也出现了很多施工工艺。隧道施工包括有洞口出洞施工工序，现有技术中一般都采用小导洞和管棚施工工艺，管棚施工可以对隧道起到加固支护的作用，采用该方式可以很大程度地避免施工过程中隧道塌方的情况，但是导洞施工和管棚施工工艺均有着施工工序繁多且相互之间存在工序干扰，整个施工周期较长。现在需要一种简单方便，且可以防止隧道塌方的出洞方法或者临时支护结构。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供隧道出洞临时支护结构，以解决如何防止隧道塌方的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种隧道出洞临时支护结构，包括导向墙、水平孔、注浆管和移动支护单元，所述导向墙设置在隧道洞口的前后两端，所述水平孔开设在导向墙上且沿着隧道的内壁方向均匀开设，所述注浆管插入到水平孔内，所述注浆管呈不完全圆筒状，注浆管上形成有平面部，所述平面部上开设有若干注浆孔；所述水平孔的前后端设置有20-50cm的密封孔，所述密封孔的孔径大于水平孔且两者同心；所述注浆管的平面部朝向隧道的周向外侧，且朝向方向沿隧道的法向方向，所述注浆管内可以增压注入浆料，注浆管中的注浆压力为15-60MP，位于隧道两侧下部的注浆管中注浆压力大于其他注浆管，注浆管中压力注浆完成后，冷却的浆液与周围土体或岩层形成加固结构层，所述加固结构层与隧道仿形；所述移动支护单元包括移动拱架、滑动轨道和支撑条，滑动轨道呈矩形状，所述滑动轨道设置在隧道底部两侧，滑动轨道上包括支撑部和导向部，所述支撑部位于加固结构层的下方，所述导向部由若干导向槽形成；所述移动拱架包括拱形部和两个竖直部，所述拱形部的两端与竖直部的上端固定连接，所述竖直部的底部设置有移动座，所述移动座的底部设置有滑块，所述滑块水平滑动设置在导向槽内，所述滑块的底部设置有动滑轮，所述拱形部的上端沿其周向设置有若干凹槽，若干凹槽中能够插入有支撑板。

本方案中对管棚施工和小导洞施工工艺进行了改进，同时研发了新的对应设备用以临时支撑。现有技术中的管棚中用于固定的钢管一般都有一定的斜插角，使钢管斜向上插入，后续灌注浆液，作用是固定隧道上方的土体或者岩层，同时钢管插入的深度也并不深，没有贯穿整段隧道洞口。本方案中的注浆孔水平插入，且注浆孔每完成一段后，在隧道继续开挖过程中，还需要继续向内延伸注浆孔直到其贯穿到隧道内部。同时注浆孔中设置的注浆管虽然也是用于注浆，但是注浆压力远大于管棚施工中的注浆，其目的是对注浆管周围较大面积的土体或者岩层进行加固。尤其是岩层，对于一些软弱围岩而言，注浆压力大才能使浆液渗透到岩层中，注浆过程中可能会对周围岩层产生一定的破坏，为了解决该问题，本方案中将注浆管设置有平面部，平面部对准隧道外侧，可以使浆液向外扩散而非向内，且注浆管与注浆孔紧贴，也可以避免浆液向注浆管的下方即隧道方向扩散。当浆液凝固成型后，浆液和周围的土体、岩层就能够形成加固结构层，此时加固结构层的形状与隧道相仿，将隧道完全包裹起来，且加固结构层还可以由滑动轨道进行支撑，再在加固结构层中开挖隧道，安全性就大大提高，可以避免防止隧道塌方情况。本方案中在移动拱架上还设置有动滑轮、支撑条等结构，动滑轮是为了便于移动拱架在滑动轨道上移动，当其移动到指定位置后，安装支撑条，支撑条将移动拱架和滑动轨道连接起来，就可以使移动拱架更好起到支撑作用。本方案中还设置有支撑板，支撑板沿着隧道的内壁长度方向布置，也可以起到支撑作用。

可选地，所述移动座的底部两侧设置有支撑槽，所述支撑槽中可拆卸设置有支撑条，所述移动座的顶部竖直设置有调节螺孔，所述调节螺孔的下端与支撑槽连通，所述调节螺孔中旋入有调节螺栓，所述调节螺栓能够与支撑条相抵。采用本方案，调节螺栓可以将支撑条向下推动，使支撑条与滑动轨道紧紧相抵，避免移动拱架出现滑移的情况。

可选地，所述导向墙上开设有方形孔，所述支撑板插入到方形孔中，所述支撑板的一端设置有插块，所述支撑板的另一端设置有插槽，相邻两个支撑板之间可以插接，每个支撑板至少与两个移动拱架连接。采用本方案，支撑板能够沿着隧道内壁的长度方向布置，对隧道内壁起到支撑作用。

可选地，所述移动座的前端和后端均设置有锁环，所述锁环上可以连接拉索，相邻的移动座可以采用拉索连接；所述滑动轨道的导向槽底部设置有若干安装孔，所述安装孔中可以设置定滑轮，所述定滑轮位于移动座的底部下方，且定滑轮位于两个动滑轮之间；所述隧道的掌子面处设置有卷筒设备，所述拉索穿过定滑轮后与卷筒设备连接。本方案的主要作用是驱动移动拱架，采用卷筒设备卷绕拉索，拉索再拉动移动拱架进行移动，这样就可以将驱动机构放置在隧道外部，不占用隧道施工空间，同时也无需在移动拱架上安装驱动机构。同时，将若干个移动拱架通过拉索连接后，还能够同时驱动所有移动拱架向内移动，更加省时方便。

可选地，所述拱形部的凹槽中活动设置有若干滑动珠，所述滑动珠与支撑板接触。采用本方案滑动珠可以起到减少支撑板和拱形部之间摩擦力的作用，使移动拱架在水平移动时更加顺畅。

可选地，所述支撑板的上部呈T字形，相邻两个支撑板的上部可以放置遮挡板。采用本方案，在部分土体和岩层十分脆弱的情况下，可以在支撑板之间安装遮挡板以提高安全性。

隧道出洞临时支护结构的施工方法，包括以下步骤：

S1，在隧道的洞口的掌子面向上开挖出拱形区域并在其上喷射混凝土形成导向墙，在隧道的洞口的背面喷射混凝土形成导向墙，等待混凝土凝固成型；

S2，从导向墙上开设水平孔和密封孔，若干水平孔沿着隧道的内壁均匀布置，且水平孔需要布置到隧道的两侧下部；水平孔需要钻进到隧道的土体中，且水平孔水平成型；

S3，向水平孔中插入注浆管，且使注浆管的平面部沿隧道的径向朝向隧道外部；向密封孔中灌注速干水泥以密封注浆管和水平孔之间的空隙；

S4，在隧道两侧下部开挖槽体，用于安装放置滑动轨道，滑动轨道位于最下方注浆管的下方；

S5，向注浆管中注浆，注浆压力在15-60MP之间，位于隧道两侧下部的注浆管注浆压力大于其他注浆管，等待浆液冷却；

S6，台阶法开挖隧道，当隧道开挖一定距离后，将移动拱架安装到滑动轨道上，移动拱架到位后，再安装支撑板，将支撑板插入到移动拱架的凹槽中；每段支撑板至少由两个移动拱架支撑，移动拱架的上端与隧道的内壁接触。

附图说明

图1为实施例的结构示意图；

图2为滑动轨道上导向槽的结构示意图；

图3为移动拱架的结构示意图；

图4为图3中J处的结构示意图；

图5为支撑板的结构示意图；

图6为注浆管的排布图；

图7为注浆管的结构示意图；

图8为遮挡板的结构示意图。

附图中标记如下：导向墙1、注浆管2、滑动轨道3、支撑部4、导向部5、移动拱架6、支撑板7、移动座8、支撑条9、滑块10、调节螺孔11、锁环12、卷筒设备13、导向槽14、定滑轮15、拉索16、竖直部17、拱形部18、凹槽19、滑动珠20、支撑槽21、动滑轮22、插槽23、插块24、平面部25、注浆孔26、遮挡板27。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例

一种隧道出洞临时支护结构，如图1-图8所示，包括导向墙1、水平孔、注浆管2和移动支护单元。

本实施例描述施工过程中整个隧道和支护结构的状态。导向墙1设置在隧道洞口的前后两端，水平孔开设在导向墙1上且沿着隧道的内壁方向均匀开设，水平孔还需要开设到隧道两侧的下部。水平孔的前后端设置有20-50cm的密封孔，密封孔的孔径大于水平孔且两者同心。

注浆管2插入到水平孔内，注浆管2呈不完全圆筒状，注浆管2上形成有平面部25，平面部25上开设有若干注浆孔26，注浆管2的平面部25朝向隧道的周向外侧，且朝向方向沿隧道的法向方向。注浆管2内可以增压注入浆料，注浆管2中的注浆压力为15-60MP，位于隧道两侧下部的注浆管2中注浆压力大于其他注浆管2，注浆管2中压力注浆完成后，冷却的浆液与周围土体或岩层形成加固结构层，加固结构层与隧道仿形。

移动支护单元包括移动拱架6、滑动轨道3和支撑条9。滑动轨道3呈矩形状，滑动轨道3设置在隧道底部两侧，且位于加固结构层的下方。滑动轨道3上包括支撑部4和导向部5，支撑部4位于远离隧道内部的一侧，导向部5由导向槽14形成。移动拱架6包括拱形部18和两个竖直部17，拱形部18的两端与竖直部17的上端固定连接，竖直部17的底部设置有移动座8。拱形部18的上端沿其周向设置有若干凹槽19，若干凹槽19中能够插入有支撑板7。支撑板7的上部呈T字形，相邻两个支撑板7的上部可以放置遮挡板27。拱形部18的凹槽19中活动设置有若干滑动珠20，滑动珠20与支撑板7接触。

移动座8的底部竖直固定设置有滑块10，滑块10水平滑动设置在导向槽14内且滑块10的底部不与导向槽14底部接触，滑块10的底部设置有动滑轮22，动滑轮22与导向槽14底部接触。移动座8的底部前后两侧设置有支撑槽21，支撑槽21中可拆卸设置有支撑条9。移动座8的顶部竖直设置有若干调节螺孔11，调节螺孔11的下端与支撑槽21连通，调节螺孔11中旋入有调节螺栓，调节螺栓能够与支撑条9相抵。移动座8的前端和后端均设置有锁环12，锁环12上可以连接拉索16，相邻的移动座8可以采用拉索16连接。滑动轨道3的导向槽14底部设置有若干安装孔，安装孔中可以设置定滑轮15，定滑轮15位于移动座8的底部下方，且定滑轮15位于两个动滑轮22之间。隧道的掌子面处设置有卷筒设备13，拉索16穿过定滑轮15后与卷筒设备13连接。

导向墙1上开设有方形孔，支撑板7插入到方形孔中，支撑板7的一端设置有插块24。支撑板7的另一端设置有插槽23，相邻两个支撑板7之间可以插接，每个支撑板7至少与两个移动拱架6连接。

隧道出洞临时支护结构的施工方法，包括以下步骤：

S1，在隧道的洞口的掌子面向上开挖出拱形区域并在其上喷射混凝土形成导向墙1，在隧道的洞口的背面喷射混凝土形成导向墙1，等待混凝土凝固成型；

S2，从导向墙1上开设注浆孔26和密封孔，若干注浆孔26沿着隧道的内壁均匀布置，且注浆孔26需要布置到隧道的两侧下部；注浆孔26需要钻进到隧道的土体中，且注浆孔26水平成型；注浆孔26在第一次钻孔过程中，其钻孔深度有限，所以随着隧道继续开挖，还需要再次钻进注浆孔26，以向前推进注浆孔26的深度；

S3，向注浆孔26中插入注浆管2，且使注浆管2的平面部25沿隧道的径向朝向隧道外部；向密封孔中灌注速干水泥以密封注浆管2和注浆孔26之间的空隙；

S4，在隧道两侧下部开挖槽体，用于安装放置滑动轨道3，滑动轨道3位于最下方注浆管2的下方；

S5，向注浆管2中注浆，注浆压力在15-60MP之间，位于隧道两侧下部的注浆管2注浆压力大于其他注浆管2，等待浆液冷却；随着隧道继续向前开挖注浆管2也需要向前推进并且再次进行高压注浆工序；高压注浆工序中，对于注浆压力的选择需要根据隧道周围土体或者岩层的硬度、含水量等参数而定，一般硬度较高、含水量较少的土层或岩层需要更高的压力；

S6，台阶法开挖隧道，当隧道开挖一定距离后，将移动拱架6安装到滑动轨道3上，移动拱架6到位后，再安装支撑板7，将支撑板7插入到移动拱架6的凹槽19中；每段支撑板7至少由两个移动拱架6支撑，移动拱架6的上端与隧道的内壁接触。

本实施例中可以从隧道内外两侧同时进行施工，且注浆形成的加固结构层后续也不需要进行处理，其注浆加固后对隧道周围岩层或土体的稳定性有很大帮助，同时也可以在一定程度上起到防止渗水的作用。施工过程中需要用到的滑动轨道3、移动拱架6、支撑板7等结构都是预制成型，滑动轨道3可以采用混凝土结构。安装滑动轨道3之前需要先开设槽体，该槽体的体积不大，且需要在台阶法开挖之前完成，所以该工序对人工开挖和机械的要求较多，具体来说就是更加耗力，但是本实施例中的施工工艺对于整个工程而言施工效率可以大大提高。

在进行隧道开挖时需要注意不能破坏滑动轨道3的结构，同时在遇到渗水严重、土体岩层脆弱的部位时，需要安装遮挡板27，整个工序完成后，滑动轨道3的结构也无需拆除，直接在其上浇筑二次衬砌或者修建隧道路面均可。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和本发明的实用性。

Claims (7)

1.一种隧道出洞临时支护结构，其特征在于：包括导向墙、水平孔、注浆管和移动支护单元，所述导向墙设置在隧道洞口的前后两端，所述水平孔开设在导向墙上且沿着隧道的内壁方向均匀开设，所述注浆管插入到水平孔内，所述注浆管呈不完全圆筒状，注浆管上形成有平面部，所述平面部上开设有若干注浆孔；所述水平孔的前后端设置有20-50cm的密封孔，所述密封孔的孔径大于水平孔且两者同心；所述注浆管的平面部朝向隧道的周向外侧，且朝向方向沿隧道的法向方向，所述注浆管内可以增压注入浆料，注浆管中的注浆压力为15-60MP，位于隧道两侧下部的注浆管中注浆压力大于其他注浆管，注浆管中压力注浆完成后，冷却的浆液与周围土体或岩层形成加固结构层，所述加固结构层与隧道仿形；所述移动支护单元包括移动拱架、滑动轨道和支撑条，滑动轨道呈矩形状，所述滑动轨道设置在隧道底部两侧，滑动轨道上包括支撑部和导向部，所述支撑部位于加固结构层的下方，所述导向部由若干导向槽形成；所述移动拱架包括拱形部和两个竖直部，所述拱形部的两端与竖直部的上端固定连接，所述竖直部的底部设置有移动座，所述移动座的底部设置有滑块，所述滑块水平滑动设置在导向槽内，所述滑块的底部设置有动滑轮，所述拱形部的上端沿其周向设置有若干凹槽，若干凹槽中能够插入有支撑板。

2.根据权利要求1所述的隧道出洞临时支护结构，其特征在于：所述移动座的底部两侧设置有支撑槽，所述支撑槽中可拆卸设置有支撑条，所述移动座的顶部竖直设置有调节螺孔，所述调节螺孔的下端与支撑槽连通，所述调节螺孔中旋入有调节螺栓，所述调节螺栓能够与支撑条相抵。

3.根据权利要求2所述的隧道出洞临时支护结构，其特征在于：所述导向墙上开设有方形孔，所述支撑板插入到方形孔中，所述支撑板的一端设置有插块，所述支撑板的另一端设置有插槽，相邻两个支撑板之间可以插接，每个支撑板至少与两个移动拱架连接。

4.根据权利要求3所述的隧道出洞临时支护结构，其特征在于：所述移动座的前端和后端均设置有锁环，所述锁环上可以连接拉索，相邻的移动座可以采用拉索连接；所述滑动轨道的导向槽底部设置有若干安装孔，所述安装孔中可以设置定滑轮，所述定滑轮位于移动座的底部下方，且定滑轮位于两个动滑轮之间；所述隧道的掌子面处设置有卷筒设备，所述拉索穿过定滑轮后与卷筒设备连接。

5.根据权利要求4所述的隧道出洞临时支护结构，其特征在于：所述拱形部的凹槽中活动设置有若干滑动珠，所述滑动珠与支撑板接触。

6.根据权利要求5所述的隧道出洞临时支护结构，其特征在于：所述支撑板的上部呈T字形，相邻两个支撑板的上部可以放置遮挡板。

7.根据权利要求6所述的隧道出洞临时支护结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，在隧道的洞口的掌子面向上开挖出拱形区域并在其上喷射混凝土形成导向墙，在隧道的洞口的背面喷射混凝土形成导向墙，等待混凝土凝固成型；

S2，从导向墙上开设水平孔和密封孔，若干水平孔沿着隧道的内壁均匀布置，且水平孔需要布置到隧道的两侧下部；水平孔需要钻进到隧道的土体中，且水平孔水平成型；

S3，向水平孔中插入注浆管，且使注浆管的平面部沿隧道的径向朝向隧道外部；向密封孔中灌注速干水泥以密封注浆管和水平孔之间的空隙；

S4，在隧道两侧下部开挖槽体，用于安装放置滑动轨道，滑动轨道位于最下方注浆管的下方；

S5，向注浆管中注浆，注浆压力在15-60MP之间，位于隧道两侧下部的注浆管注浆压力大于其他注浆管，等待浆液冷却；

S6，台阶法开挖隧道，开挖时需要破坏导向墙，但需保留导向墙上注浆管附近的结构，当隧道开挖一定距离后，将移动拱架安装到滑动轨道上，移动拱架到位后，再安装支撑板，将支撑板插入到移动拱架的凹槽中；每段支撑板至少由两个移动拱架支撑，移动拱架的上端与隧道的内壁接触。