CN206942786U - 一种高含水率黄土隧道的超前预加固结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高含水率黄土隧道的超前预加固结构。高含水率黄土强度低，自承能力弱，遇水软化成流塑状，隧道施工变形大，自稳能力差。本实用新型于隧道上半断面贴紧掌子面设置用于深孔劈裂注浆止浆的止浆墙，止浆墙周边布设砂浆锚杆，底部布设大钢管；止浆墙上埋设有孔口管，通过孔口管向掌子面前方地层岩体内打设深孔劈裂注浆孔；止浆墙底部嵌入地层岩体，周边紧贴初期支护内表面；砂浆锚杆和大钢管一部分嵌入地层岩体，一部分浇筑进止浆墙内，止浆墙和周边岩体通过砂浆锚杆和大钢管连接为一个整体。本实用新型涉及的深孔劈裂注浆和超前大管棚预支护复合加固技术能有效改善高含水率黄土隧道工程特性，确保高含水率黄土隧道安全、快速施工。

Description

一种高含水率黄土隧道的超前预加固结构

技术领域

本实用新型涉及交通隧道工程技术领域，具体涉及一种高含水率黄土隧道的超前预加固结构及其施工方法。

背景技术

黄土本身结构复杂,工程特性影响因素众多,地域环境决定了黄土形成时自然条件不同，进而影响黄土本身物理、化学、力学特性等,特别是富水地区的高含水率黄土具有强度低、自承能力弱、基底承载力差、遇水易软化成流塑状且强度大大降低等工程特性。因此，在高含水率黄土隧道修建中常常会出现隧道塌方、掌子面核心土滑塌、掌子面流塑状黄泥涌出、漏水等事故,掌子面难以自稳，隧道施工难度极高。因此，研制新型的能够超前预加固高含水率黄土隧道洞周及掌子面前方地层岩体，有效改善高含水率黄土隧道的工程特性，同时能够具备自检注浆预加固效果的超前预加固方法是高含水率黄土隧道建设中亟需解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种高含水率黄土隧道的超前预加固结构，能够有效改善高含水率黄土的工程特性，最大限度地提高高含水率黄土隧道掌子面的开挖稳定性。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种高含水率黄土隧道的超前预加固结构，其特征在于：

于隧道上半断面贴紧掌子面设置用于深孔劈裂注浆止浆的止浆墙，止浆墙周边布设砂浆锚杆，底部布设大钢管；

止浆墙上埋设有孔口管，通过孔口管向掌子面前方地层岩体内打设深孔劈裂注浆孔。

止浆墙底部嵌入地层岩体，周边紧贴初期支护内表面。

砂浆锚杆和大钢管一部分嵌入地层岩体，一部分浇筑进止浆墙内，止浆墙和周边岩体通过砂浆锚杆和大钢管连接为一个整体。

隧道拱顶初期支护内缘打设有超前大管棚。

孔口管为热轧无缝钢管。

止浆墙为现浇混凝土结构。

止浆墙周边布设用于注浆封闭初期支护内缘与止浆墙外边缘空隙的注浆小导管。

止浆墙外侧底端设置有钻机操作平台。

本实用新型具有以下优点：

本实用新型包括深孔劈裂注浆和超前大管棚预支护技术；用于深孔劈裂注浆的止浆墙由混凝土浇筑完成，并采用砂浆锚杆和大钢管将地层岩体与止浆墙连接为一个整体，有效改善高含水率黄土隧道工程特性，最大限度地提高高含水率黄土隧道掌子面的开挖稳定性，确保高含水率黄土隧道安全、快速施工；超前大管棚预支护加固技术在深孔劈裂注浆完闭后进行，可进一步加固隧道拱部围岩，同时管棚孔可兼备做隧道周边上断面的检查孔和部分注浆孔。

附图说明

图1为本实用新型剖面图；

图2为本实用新型止浆墙孔口管布设示意图；

图3为本实用新型止浆墙与地层岩体连接示意图（正面）；

图4为本实用新型止浆墙与地层岩体连接示意图（侧面）；

图5为本实用新型补孔断面终孔孔位布置图（图1的Ⅰ-Ⅰ断面）；

图6为本实用新型终孔孔位布置图（图1的Ⅱ-Ⅱ断面）；

图中，1—止浆墙，2—钻机操作平台，3—砂浆锚杆，4—大钢管，5—止浆墙嵌入地层岩体深度，6—孔口管，7—深孔劈裂注浆孔，8—深孔劈裂注浆每循环加固长度，9—补孔断面纵向长度，10—终孔断面与补孔断面之间距离，11—深孔劈裂注浆横向加固范围，12—注浆固结外缘线，13—隧道开挖轮廓线，14—超前大管棚。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型进行详细的说明。

本实用新型涉及的高含水率黄土隧道的超前预加固结构，通过深孔劈裂注浆和拱部超前大管棚预支护复合加固技术构建，于隧道上半断面贴紧掌子面设置用于深孔劈裂注浆止浆的止浆墙1，止浆墙1为现浇混凝土结构，止浆墙1周边布设砂浆锚杆3，底部布设大钢管4。止浆墙1上埋设有孔口管6，孔口管6为热轧无缝钢管，通过孔口管6向掌子面前方地层岩体内打设深孔劈裂注浆孔7。孔口管6应埋设牢固，并具有良好的止浆措施。深孔劈裂注浆孔7钻孔深度根据深孔劈裂注浆每循环加固长度确定，并保持一定的外插角度。止浆墙1外侧底端设置有钻机操作平台2。

深孔劈裂注浆孔7钻孔应由外向内，由下至上，且同一圈孔间隔施工；深孔劈裂注浆宜采用后退式分段注浆工艺，亦坚持由外向内，由下至上的原则。

止浆墙1底部嵌入地层岩体，周边紧贴初期支护内表面。砂浆锚杆3和大钢管4一部分嵌入地层岩体，一部分浇筑进止浆墙1内，止浆墙1和周边岩体通过砂浆锚杆3和大钢管4连接为一个整体。

止浆墙1周边布设用于注浆封闭初期支护内缘与止浆墙1外边缘空隙的注浆小导管。隧道拱顶初期支护内缘打设有超前大管棚14，管棚孔可兼做隧道周边上断面检查孔和部分注浆孔。

上述高含水率黄土隧道的超前预加固结构的施工方法，

包括以下步骤：

步骤一：浇筑止浆墙1：

首先穿透初期支护向地层岩体径向打设两排砂浆锚杆3和两排大钢管4，待砂浆锚杆3和大钢管4打设完毕后，架设止浆墙1浇筑模板，并在止浆墙1周边预埋用于封闭止浆墙1外边缘与初期支护内缘之间空隙的注浆小导管；

然后浇筑混凝土形成止浆墙1；同时浇筑混凝土形成钻机操作平台2。

步骤二：在止浆墙1上采用多功能地质钻机钻孔并施做孔口管6，待孔口管6施做完毕后，再采用多功能地质钻机向掌子面前方地层岩体内钻孔形成深孔劈裂注浆孔7并完成注浆。

深孔劈裂注浆作业采用“钻杆后退式注浆”施工工艺，按照“由外向内、由下到上、间隔跳孔”的原则进行。深孔劈裂注浆每循环加固长度为25m或30m，开挖20m或25m，预留5m作为下一循环的止浆岩盘。深孔劈裂注浆浆液为普通水泥-水玻璃双液浆，浆液配比为：W:C=（0.8～1）:1，C:S=1:1，水玻璃浓度：30～38Be’ ，注浆压力4～6Mpa 。

深孔劈裂注浆的结束标准如下：

对于单孔结束标准而言，注浆压力逐步上高至设计终压，并保持10min以上；对于全段结束标准而言，所有注浆孔均满足符合单孔结束条件。

待深孔劈裂注浆完毕后，沿隧道拱部初期支护内缘打设超前大管棚14，管棚孔可兼作上半断面检查孔，以利于补充注浆。

步骤三：待注浆完毕后，沿拱顶初期支护内缘钻孔打设超前大管棚14预支护，通过管棚孔检查隧道上断面注浆加固效果。

本实用新型的目的在于有效改善高含水率黄土的工程特性，最大限度地提高高含水率黄土隧道掌子面的开挖稳定性。

本实用新型的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本实用新型说明书而对本实用新型技术方案采取的任何等效的变换，均为本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种高含水率黄土隧道的超前预加固结构，其特征在于：

于隧道上半断面贴紧掌子面设置用于深孔劈裂注浆止浆的止浆墙（1），止浆墙（1）周边布设砂浆锚杆（3），底部布设大钢管（4）；

止浆墙（1）上埋设有孔口管（6），通过孔口管（6）向掌子面前方地层岩体内打设深孔劈裂注浆孔（7）。

2.根据权利要求1所述的一种高含水率黄土隧道的超前预加固结构，其特征在于：

止浆墙（1）底部嵌入地层岩体，周边紧贴初期支护内表面。

3.根据权利要求2所述的一种高含水率黄土隧道的超前预加固结构，其特征在于：

砂浆锚杆（3）和大钢管（4）一部分嵌入地层岩体，一部分浇筑进止浆墙（1）内，止浆墙（1）和周边岩体通过砂浆锚杆（3）和大钢管（4）连接为一个整体。

4.根据权利要求1所述的一种高含水率黄土隧道的超前预加固结构，其特征在于：

隧道拱顶初期支护内缘打设有超前大管棚（14）。

5.根据权利要求1所述的一种高含水率黄土隧道的超前预加固结构，其特征在于：

孔口管（6）为热轧无缝钢管。

6.根据权利要求1所述的一种高含水率黄土隧道的超前预加固结构，其特征在于：

止浆墙（1）为现浇混凝土结构。

7.根据权利要求1所述的一种高含水率黄土隧道的超前预加固结构，其特征在于：

止浆墙（1）周边布设用于注浆封闭初期支护内缘与止浆墙（1）外边缘空隙的注浆小导管。

8.根据权利要求1所述的一种高含水率黄土隧道的超前预加固结构，其特征在于：

止浆墙（1）外侧底端设置有钻机操作平台（2）。