CN204186394U - 隧道全断面预加固结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种隧道全断面预加固结构，其包括待挖隧道及其围岩、多根导管(1)和多根易切削锚杆(2)；所述导管(1)沿掌子面(4)的轮廓线向待挖隧道的围岩内布置，并通过所述导管(1)向所述待挖隧道的围岩注浆而形成围岩加固圈；从掌子面(4)向待挖隧道内布置多根易切削锚杆(2)。本实用新型易于现场操作，加固成本合理，安全性高以及加固效果优良，很好地解决了全断面开挖的黄土隧道开挖支护过程中，隧道工作面因挤出变形过大而出现坍塌从而影响初期支护稳定性的问题。由于易切削锚杆在施工过程中不影响机械施工，很好地加快了施工速率，且保持了合理的施工成本，保证了施工安全、质量和工期等，具有很好的现场施工价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及隧道挖掘技术领域，具体地，涉及一种隧道全断面预加固结构。
背景技术
随着铁路及公路的发展，在很多地方需要挖掘穿越黄土地层的隧道。对于穿越稳定性极差的砂质黄土地层，尤其是新近堆积的黄土，土壤的干密度较小，孔隙率比较大，压缩变形大且渗透性强。在浸水饱和后，土壤结构容易破坏，黏聚力迅速减小，而呈现较强的湿陷性。在水的作用下地面出现湿陷节理区，有时会形成漏斗和陷穴。而节理面与地面的陡坎平行，隧道开挖后应力释放，易产生卸载节理，对隧道稳定性不利，需及时支护衬砌。然而，现在的施工现场一般在进行隧道挖掘的同时对已挖掘隧道的围岩进行加固，施工成本高且支护效果并不理想，工作面发生坍塌影响初期支护稳定性，而存在极大的安全风险。
有鉴于现有技术的上述缺点，需要提供一种新的隧道全断面预加固结构。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种隧道全断面预加固结构，其能够解决全断面开挖的黄土隧道开挖支护过程中，工作面发生坍塌影响初期支护稳定性的问题。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种隧道全断面预加固结构，其包括待挖隧道及其围岩、多根导管和多根易切削锚杆；所述导管沿掌子面的轮廓线向待挖隧道的围岩内布置，并通过所述导管向所述待挖隧道的围岩注浆而形成围岩加固圈；从掌子面向待挖隧道内布置多根易切削锚杆。
优选地，所述导管为管壁上开设有通孔的金属导管。
优选地，所述导管从掌子面的轮廓线向待挖隧道的围岩内延伸，所述导管的起点所在的待挖隧道切面与所述导管的轴线之间的夹角为b，其中，10°≤b≤20°。
优选地，所述导管的长度L为4m～6m。
优选地，导管的外径为40mm～45mm，管壁厚度为2mm～5mm。
优选地，所述易切削锚杆为玻璃纤维锚杆。
优选地，所述易切削锚杆与待挖隧道的中心线平行。
优选地，所述易切削锚杆的长度M为5m～7m，相邻的所述易切削锚杆之间的间距为0.8m～1m。
上述技术方案中的导管和易切削锚杆的布置，易于现场操作，加固成本合理，安全性高以及加固效果优良，很好地解决了全断面开挖的黄土隧道开挖支护过程中，隧道工作面因挤出变形过大而出现坍塌从而影响初期支护稳定性的问题，有很好的实用性。由于易切削锚杆在施工过程中不影响机械施工，很好地加快了施工速率，且保持了合理的施工成本，保证了施工安全、质量和工期等，提高了隧道施工水平，具有很好的现场施工价值。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1是本实用新型的隧道全断面预加固结构的结构示意图；
图2是本实用新型的隧道全断面预加固结构的横截面示意图
附图标记说明
1导管 2易切削锚杆
3钢拱架 4掌子面
F掌子面推进方向
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
首先，本实施方式提供一种隧道全断面预加固方法，该隧道全断面预加固方法包括以下步骤：
S1、沿掌子面4的轮廓线向待挖隧道的围岩内布置导管1，并通过导管1向所述待挖隧道的围岩注浆(如图1和图2所示)；
S2、从掌子面4向待挖隧道内布置多根易切削锚杆2(如图1和图2所示)；
S3、对掌子面4进行挖掘。
其中，围岩是指洞室四周围绕的岩石或土壤，而本实施方式中的围岩是指隧道四周的岩石或土壤。并且，上述的步骤S1与步骤S2均根据待挖隧道内具有导管1和易切削锚杆2的情况下进行，且可以分别单独进行也可以同时进行，但需保证在对掌子面4进行挖掘时，靠近掌子面4的待挖隧道内布置有易切削锚杆2，且对应的围岩内布置有导管1。
本实施方式中的导管1和易切削锚杆2的布置，易于现场操作，加固成本合理，安全性高以及加固效果优良，很好地解决了全断面开挖的黄土隧道开挖支护过程中，隧道工作面因挤出变形过大而出现坍塌从而影响初期支护(例如钢拱架3)的稳定性问题，有很好的实用性。由于易切削锚杆2在施工过程中不影响机械施工，很好地加快了施工速率，且保持了合理的施工成本，保证施工的安全、质量和工期等，提高了隧道施工水平，具有很好的现场施工价值。
具体施工操作时，首先根据黄土地层的特点，制定预加固的施工参数，如长度、间距、类型、是否注浆。作为一种优选的实施方式，在步骤S1中，首先用混凝土将掌子面4封闭后，再布置导管1；并且/或者，在步骤S2中，首先用混凝土将掌子面4封闭后，再布置易切削锚杆2。通过先喷射混凝土将掌子面4封闭，以便于导管1和/或易切削锚杆2的布置，并能够防止布置过程中出现塌陷等事故。
其中，导管1优选为管壁上开设有通孔的金属导管。在沿掌子面4的轮廓线向待挖隧道的围岩施作导管1，并通过导管1向围岩注浆，在待挖隧道的周围形成一定厚度的围岩加固圈，然后在围岩加固圈的保护下进行开挖作业，以保证施工安全。
具体地，导管1从掌子面4的轮廓线向待挖隧道的围岩内延伸，导管1的起点所在的待挖隧道切面与导管1的轴线之间的夹角为b，其中，10°≤b≤20°，在本实施方式中优选为b＝15°。并且，导管1优选为外径42mm、厚3.5mm的热轧无缝钢管，导管1的长度L为4m～6m，在掌子面4沿掌子面推进方向F向前推进距离为a时进行一次步骤S1，其中，2m≤a≤4m。在本实施方式中导管1的长度L优选为4.5m，优选推进距离a＝3m，此时，沿隧道中心线方向上相邻的导管1之间的间距为0.4m左右。
进一步地，易切削锚杆2优选为玻璃纤维锚杆。玻璃纤维锚杆是具有较高强度特性与较大脆性的杆状结构，开挖机械能够很容易地挖断玻璃纤维锚杆，而不能使用金属锚杆对待挖隧道进行加固。该预加固结构的特性参数有玻璃纤维锚杆的长度、搭接长度、几何形状分布以及间隔长度。
在本实施方式中，步骤S2包括：
S21、从掌子面4向待挖隧道内钻孔；
S22、将易切削锚杆2插入所述孔中，并用水泥灰浆填充孔与易切削锚杆2之间的间隙。
具体地，先用螺旋钻孔机械钻出所需深度的孔，然后将特定长度的玻璃纤维锚杆插入所打孔洞中，并立即注入水泥灰浆。所有的玻璃纤维锚杆在开挖过程中被机械挖除，当隧道开挖后，掌子面-超前核心土内玻璃纤维锚杆的剩余长度不足以确保对待挖隧道的预约束时，则需布设另一组玻璃纤维锚杆，开挖进尺小于玻璃纤维锚杆的长度。以此类推，形成循环的开挖作业，直到隧道开挖完成，以达到连续安全施工的目的。
作为一种优选的实施方式，易切削锚杆2与待挖隧道的中心线平行。易切削锚杆2在待挖隧道的全断面内布置，且易切削锚杆2的长度M为5m～7m，相邻的易切削锚杆2之间的间距为0.8m～1m，在掌子面4向前推进距离为c米时进行一次步骤S2，其中，c≤M-1。在本实施方式中，易切削锚杆2的长度M优选为6m，相邻的易切削锚杆2之间的间距优选为1m，在掌子面4向前推进距离为5米时进行一次步骤S2，以保证玻璃纤维锚杆的剩余长度能够确保待挖隧道的预约束。
另外，本实施方式还提供一种隧道全断面预加固结构，其包括待挖隧道及其围岩、多根导管1和多根易切削锚杆2；导管1沿掌子面4的轮廓线向待挖隧道的围岩内布置，并通过导管1向待挖隧道的围岩注浆而形成围岩加固圈；从掌子面4向待挖隧道内布置多根易切削锚杆2。
本实施方式中的导管1和易切削锚杆2的布置，易于现场操作，加固成本合理，安全性高以及加固效果优良，很好地解决了全断面开挖的黄土隧道开挖支护过程中，隧道工作面因挤出变形过大而出现坍塌从而影响初期支护(例如钢拱架3)的稳定性问题，有很好的实用性。由于易切削锚杆2在施工过程中不影响机械施工，很好地加快了施工速率，且保持了合理的施工成本，保证施工的安全、质量和工期等，提高了隧道施工水平，具有很好的现场施工价值。
其中，导管1优选为管壁上开设有通孔的金属导管。在沿掌子面4的轮廓线向待挖隧道的围岩施作导管1，并通过导管1向围岩注浆，在待挖隧道的周围形成一定厚度的围岩加固圈，然后在围岩加固圈的保护下进行开挖作业，以保证施工安全。
具体地，导管1从掌子面4的轮廓线向待挖隧道的围岩内延伸，导管1的起点所在的待挖隧道切面与导管1的轴线之间的夹角为b，其中，10°≤b≤20°，在本实施方式中优选为b＝15°。并且，导管1的外径为40mm～45mm，管壁厚度为2mm～5mm，其中，导管1优选外径为42mm，管壁厚度为3.5mm的热轧无缝钢管。导管1的长度L为4m～6m，在本实施方式中导管1的长度L优选为4.5m，沿隧道中心线方向上相邻的导管1之间的间距为0.4m左右。
进一步地，易切削锚杆2优选为玻璃纤维锚杆。玻璃纤维锚杆是具有较高强度特性与较大脆性的杆状结构，开挖机械能够很容易地挖断玻璃纤维锚杆，而不能使用金属锚杆对待挖隧道进行加固。该预加固结构的特性参数有玻璃纤维锚杆的长度、搭接长度、几何形状分布以及间隔长度。
作为一种优选的实施方式，易切削锚杆2与待挖隧道的中心线平行。易切削锚杆2在待挖隧道的全断面内布置，且易切削锚杆2的长度M为5m～7m，相邻的易切削锚杆2之间的间距为0.8m～1m。在本实施方式中，易切削锚杆2的长度M优选为6m，相邻的易切削锚杆2之间的间距优选为1m，在掌子面4向前推进距离为5米时布置一次易切削锚杆2，以保证玻璃纤维锚杆的剩余长度能够确保待挖隧道的预约束。
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
Claims (8)
1.隧道全断面预加固结构，其特征在于，所述隧道全断面预加固结构包括待挖隧道及其围岩、多根导管(1)和多根易切削锚杆(2)；所述导管(1)沿掌子面(4)的轮廓线向待挖隧道的围岩内布置，并通过所述导管(1)向所述待挖隧道的围岩注浆而形成围岩加固圈；从掌子面(4)向待挖隧道内布置多根易切削锚杆(2)。
2.根据权利要求1所述的隧道全断面预加固结构，其特征在于，所述导管(1)为管壁上开设有通孔的金属导管。
3.根据权利要求2所述的隧道全断面预加固结构，其特征在于，所述导管(1)从掌子面(4)的轮廓线向待挖隧道的围岩内延伸，所述导管(1)的起点所在的待挖隧道切面与所述导管(1)的轴线之间的夹角为b，其中，10°≤b≤20°。
4.根据权利要求3所述的隧道全断面预加固结构，其特征在于，所述导管(1)的长度L为4m～6m。
5.根据权利要求4所述的隧道全断面预加固结构，其特征在于，导管(1)的外径为40mm～45mm，管壁厚度为2mm～5mm。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的隧道全断面预加固结构，其特征在于，所述易切削锚杆(2)为玻璃纤维锚杆。
7.根据权利要求6所述的隧道全断面预加固结构，其特征在于，所述易切削锚杆(2)与待挖隧道的中心线平行。
8.根据权利要求7所述的隧道全断面预加固结构，其特征在于，所述易切削锚杆(2)的长度M为5m～7m，相邻的所述易切削锚杆(2)之间的间距为0.8m～1m。
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