CN207111124U - 不良地质溶蚀漏斗区域隧道的支护系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种不良地质溶蚀漏斗区域隧道的支护系统。本实用新型旨在解决现有技术中隧道建筑托架使用寿命低，后期养护不便的问题。本实用新型包括支护装置和超前地质预报机构；支护装置包括与隧道内壁形状对应的拱架，拱架上交错设有双排通孔，超前小导管配合安装于通孔内，且超前小导管的端部向隧道岩层延伸安装，以形成超前注浆管路；在拱架的下表面、沿通孔的外圈安装有辅助定位管套，辅助定位管套包括固定板和安装于固定板上的斜管。本实用新型的有益效果在于：缩短了超前小导管的安装时间，起到辅助定位的作用，进一步精确超前小导管的安装精度，既可保证施工安全和工程质量，又可实现快速施工，互换性高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种不良地质溶蚀漏斗区域隧道的支护系统。
背景技术
在大规模的建设过程中，快速施工将是隧道修建的主攻方向，也为国内隧道建设提出了更高的要求。然而隧道塌方、冒顶、涌水等地质灾害的频发，一直是制约隧道快速施工的一大难题。特别是隧道不良地质段具有的一些自身的特点，如：浅埋、偏压、地质条件复杂、岩土破碎、岩体力学参数难以确定、自承能力差等，增加了隧道在山区公路的建设难度和投资成本，从而大大增加了施工难度，提高了经济造价，同时对工人的生命安全和施工设备造成了危害。
国内外隧道施工中，常用的超前支护主要有超前锚杆、管棚、超前灌浆、人工冻结法等。超前支护作为一种隧道施工技术，对隧道的安全施工和提高施工进度意义重大。虽然超前支护技术在工程实际中的应用比较广泛，但发展还不够成熟，对其机理研究及参数设计远落后于工程实践，关于机理的研究多停留在定性的解释上。
已公开杂质中，《公路与汽运》在20018年11月第6期中公开了一篇名为《双层小导管超前支护在隧道进洞施工中的运用》，中公开了一种双层小导管起加固作用的设计理念，然而，依旧不能满足不良地质溶蚀漏斗区施工安全控制技术的要求，相关托架使用寿命低，小导管安装时间长，工程进度慢。
发明内容
本实用新型的目的就是为了解决现有技术中隧道建筑托架使用寿命低，后期养护不便的问题。
本实用新型的具体方案是：
设计一种不良地质溶蚀漏斗区域隧道的支护系统，包括支护装置和超前地质预报机构；所述支护装置包括与隧道内壁形状对应的拱架，所述拱架上交错设有双排通孔，超前小导管配合安装于所述通孔内，且所述超前小导管的端部向隧道岩层延伸安装，以形成超前注浆管路；在所述拱架的下表面、沿所述通孔的外圈安装有辅助定位管套，所述辅助定位管套包括固定板和安装于所述固定板上的斜管，所述内圈的超前小导管的轴线与竖直面间的夹角为β，所述外圈的超前小导管的轴线与竖直面间的夹角为α，所述斜管的轴线与所述固定板间夹角为α或β；所述超前地质预报机构处于所述拱架的下方。
优选的，所述辅助定位管套与所述拱架间设有螺栓连接。内、外圈的超前小导管分布在隧道拱顶中心角120°的范围内。
优选的，所述超前地质预报机构包括控制器、所述控制器通信连接有单次预报范围150m的TSP202超前地质预报仪、单次预报范围20m的地质雷达探测部件、和导坑探测部件。所述超前地质预报机构还包括超前钻孔取芯机构，以预测前方围岩地质情况。
优选的，所述α角度在98～105°之间，β角度在82～85°之间。
优选的，所述超前小导管前端为锥形，底端连接注浆管道，孔径6～8 mm，在超前小导管的外缘面上环向设置间距40cm、呈梅花形布置的出浆孔, 所述超前小导管突出于所述拱架的长度大于25cm。所述隧道岩层内的孔深大于小导管长约0～5cm。
本实用新型的有益效果在于：
（1）辅助定位管套缩短了超前小导管的安装时间，起到辅助定位的作用，进一步精确超前小导管的安装精度，同时，辅助定位管套便于安装与更换，节省成本，后期保养方便。
（2）提高了施工安全性和施工进度减小了隧道施工对近接溶蚀漏斗的影响，保障了施工安全，既可保证施工安全和工程质量，又可实现快速施工，投入小，取得广泛的社会效益和良好的经济效益；
（3）超前地质预报技术和实时监测为具体的超前支护方案和衬砌支护方案设计提供了基础，不仅适用于不良地质地段的深埋隧道近接溶洞或结构物情况下的施工，也适用于隧道下穿、或近接煤矿巷道、或采空区的隧道施工；
（4）各个部件取材容易，互换性高，利用本设备的强超前支护方法，充分提高和发挥了围岩自承能力，该方法是对新奥法原理的拓展，为今后类似工程的设计提供了理论和实践的科学依据。
附图说明
图1是本实用新型钟隧道的剖面结构示意图；
图2是本实用新型中超前地质预报机构安装示意图图；
图3是支护装置的截面示意图；
图4时辅助定位套管的剖面示意图；
图中各部件名称：1. 超前地质预报机构；2.拱架；3. 隧道岩层；4. 外圈超前小导管；5.内圈超前小导管；6. 辅助定位管套；7. 超前地质预报仪；8. 地质雷达探测部件；9.导坑探测部件；10. 超前钻孔取芯机构；11.控制器。
具体实施方式
实施例1：一种不良地质溶蚀漏斗区域隧道的支护系统，参见图1至图3，包括支护装置和超前地质预报机构1；支护装置包括与隧道内壁形状对应的拱架2，拱架2上交错设有双排通孔，超前小导管配合安装于通孔内，且超前小导管的端部向隧道岩层3延伸安装，以形成超前注浆管路；在拱架2的下表面、沿通孔的外圈安装有辅助定位管套6，辅助定位管套6包括固定板和安装于固定板上的斜管，内圈的超前小导管的轴线与竖直面间的夹角为β，外圈的超前小导管的轴线与竖直面间的夹角为α，斜管的轴线与固定板间夹角为α或β；超前地质预报机构1处于拱架2的下方。
辅助定位管套6与拱架2间设有螺栓连接。
内、外圈的超前小导管分布在隧道拱顶中心角120°的范围内。
超前地质预报机构1包括控制器11、控制器11通信连接有单次预报范围150m的TSP202超前地质预报仪7、单次预报范围20m的地质雷达探测部件8、和导坑探测部件9。
超前地质预报机构1还包括超前钻孔取芯机构10，以预测前方围岩地质情况。
α角度在98～105°之间，β角度在82～85°之间。
超前小导管前端为锥形，底端连接注浆管道，孔径6～8 mm，在超前小导管的外缘面上环向设置间距40cm、呈梅花形布置的出浆孔, 超前小导管突出于拱架2的长度大于25cm。
具体工作中，超前地质预报机构1进行超前地质预报，判断需提前进行支护的地段，通过以下四种探测方式进行超前地质预报：
1）TSP202超前地质预报仪7：此种预报一次可以预报150m。
2）地质雷达探测：采用瑞典GPR地质雷达作为中期的地质预报，一次预报20m。
3）超前钻孔取芯：用超前取芯钻机取岩芯，作为短期的地质预报，一次预报5到10m。根据岩芯的变化情况，预测前方围岩地质情况。
4）导坑探测：采用超前导坑进行探测，根据导坑开挖揭露地质情况，预测开挖工作面前方地段围岩的工程地质及水文地质条件。
通过对以上超前地质预报结果的比较，查清溶蚀漏斗区具体情况，确定溶蚀漏斗的分布范围、大小、深度、积水及其上覆层稳定情况。
确定支护段后，采用风动凿岩机穿过工字钢制成的拱架2，钻孔，钻孔直径和通孔直径比钢管直径大3～5cm，然后将钢管穿过钢架，辅助定位管套6用于定位和辅助夹持，缩短安装时间，同时便于调节，超前小导管采用Ф42无缝钢花管，壁厚4mm，长4.5m，外插角5°～15°，设置于衬砌拱部约120°范围，可根据实际情况作调整,小导管设置在没有长管棚支护的Ⅳ、Ⅴ级围岩地段。用风枪直接将小导管打入，顶入长度不小于钢管长度的90%，外露端支撑于开挖面的钢架上，与钢架共同组成预支护体系，并用高压风枪钢管内的砂石吹出。小导管的纵向搭接长度不得小于1m，外插角5°～15°，可根据实际情况调整外插角；孔位钻设偏差不超过10cm，孔深大于小导管长0～5cm。
注浆前进行压水试验，检查机械设备是否正常，管路连接是否正常。压注水泥浆时注浆压力依据地层致密程度决定，一般为0.2～0.3MPa。具体浆液配合比和注浆压力由现场试验确定。注浆量达到设计注浆量和注浆压力达到设计终压时可结束注浆。小导管注浆后，用塑胶泥封堵孔口及周围裂隙。小导管注浆结束的标准：当压力达到设计注浆终压并稳定10～15min，注浆量达到设计注浆量的80%以上时，可结束该孔注浆。
超前双层注浆小导管进一步提高了围岩的整体稳定性，进而充分提高和发挥围岩的自承能力，从而实现隧道穿越溶蚀漏斗区的施工安全。
最后需说明的是，以上者仅系本实用新型部分实施例，并非用以限制本发明，依据本实用新型的结构及特征，稍加变化修饰而成者，亦应包括在本实用新型范围之内。
Claims (8)
1.一种不良地质溶蚀漏斗区隧道的支护系统，其特征在于：包括支护装置和超前地质预报机构（1）；所述支护装置包括与隧道内壁形状对应的拱架（2），所述拱架（2）上交错设有双排通孔，超前小导管配合安装于所述通孔内，且所述超前小导管的端部向隧道岩层（3）延伸安装，以形成超前注浆管路；在所述拱架（2）的下表面、沿所述通孔的外圈安装有辅助定位管套（6），所述辅助定位管套（6）包括固定板和安装于所述固定板上的斜管，内圈的超前小导管的轴线与竖直面间的夹角为β，外圈的超前小导管的轴线与竖直面间的夹角为α，所述斜管的轴线与所述固定板间夹角为α或β；所述超前地质预报机构（1）处于所述拱架（2）的下方。
2.如权利要求1所述的不良地质溶蚀漏斗区隧道的支护系统，其特征在于：所述辅助定位管套（6）与所述拱架（2）间设有螺栓连接。
3.如权利要求1所述的不良地质溶蚀漏斗区隧道的支护系统，其特征在于：内、外圈的超前小导管分布在隧道拱顶中心角120°的范围内。
4.如权利要求1所述的不良地质溶蚀漏斗区隧道的支护系统，其特征在于：所述超前地质预报机构（1）包括控制器（11）、所述控制器（11）通信连接有单次预报范围150m的TSP202超前地质预报仪（7）、单次预报范围20m的地质雷达探测部件（8）、和导坑探测部件（9）。
5.如权利要求4所述的不良地质溶蚀漏斗区隧道的支护系统，其特征在于：所述超前地质预报机构（1）还包括超前钻孔取芯机构（10），以预测前方围岩地质情况。
6.如权利要求1所述的不良地质溶蚀漏斗区隧道的支护系统，其特征在于：所述α角度在98～105°之间，β角度在82～85°之间。
7.如权利要求1所述的不良地质溶蚀漏斗区隧道的支护系统，其特征在于：所述超前小导管前端为锥形，底端连接注浆管道，孔径6～8 mm，在超前小导管的外缘面上环向设置间距40cm、呈梅花形布置的出浆孔, 所述超前小导管突出于所述拱架（2）的长度大于25cm。
8.如权利要求4所述的不良地质溶蚀漏斗区隧道的支护系统，其特征在于：所述隧道岩层（3）内的孔深大于小导管长约0～5cm。
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