CN220395712U - 超前小导洞出洞开挖工法支护结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及隧道领域，具体公开了超前小导洞出洞开挖工法支护结构，包括导向墙、管棚钢管、超前小导洞、超前小导管、导洞支护和隧道支护；导向墙设置在隧道内部和外部，导向墙上设置有导向孔，管棚钢管插入设置在导向孔内；小导洞内设置有若干小导孔，超前小导管设置在小导孔中；管棚钢管的外壁上设置有若干第一注浆孔，超前小导管的外壁上设置有若干第二注浆孔；导洞支护设置在超前小导洞的内壁上，隧道支护设置在隧道的内壁上，所述隧道支护包括有初期支护和钢拱架，初期支护由初喷混凝土、锚杆、钢筋网、预制拱架和复喷混凝土组成，钢拱架设置在隧道中并且与初期支护接触。本实用新型的目的在于解决如何降低对洞口段围岩扰动的技术问题。

Description

超前小导洞出洞开挖工法支护结构

技术领域

本实用新型涉及隧道领域，具体公开了超前小导洞出洞开挖工法支护结构。

背景技术

近年来，随着我国公路建设的快速发展，越来越多的山岭隧道施工成为公路工程的重点项目，而山岭隧施工地质条件复杂、环境恶劣，大部分隧道进出口均位于悬崖峭壁、沟谷深处或地质构造破碎地段，大大增加了隧道进出洞施工难度，同时增加了临时工程修建费用。传统的由进出口直接进洞需要耗费大量的人力、物力修建施工便道及作业场地，不仅延长了工期而且增加了施工暗度、降低了安全系数，施工中存在较多、较大安全隐患。出洞时由洞内施作管棚出洞方法虽然可行，但是需要对洞身扩大上断面开挖，对洞口段围岩产生较大的扰动，特别是对于洞口围岩较破碎地段施工中存在较大坍塌风险。此方法受空间限制较大，不经济且不安全。如何能够减少隧道坍塌、降低对洞口段围岩的扰动破坏则十分重要。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供超前小导洞出洞开挖工法支护结构，以解决如何降低对洞口段围岩扰动的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种超前小导洞出洞开挖工法支护结构，包括导向墙、管棚钢管、超前小导洞、超前小导管、导洞支护和隧道支护；所述导向墙设置在隧道内部和外部，所述导向墙上设置有导向孔，所述管棚钢管插入设置在导向孔内；所述小导洞内设置有若干小导孔，所述超前小导管设置在小导孔中；所述管棚钢管的外壁上设置有若干第一注浆孔，所述超前小导管的外壁上设置有若干第二注浆孔；所述导洞支护设置在超前小导洞的内壁上，所述隧道支护设置在隧道的内壁上，所述隧道支护包括有初期支护和钢拱架，所述初期支护由初喷混凝土、锚杆、钢筋网、预制拱架和复喷混凝土组成，所述钢拱架设置在隧道中并且与初期支护接触。超前小导洞出洞工法适用于隧道进出口位于悬崖峭壁、沟谷深处或地质构造破碎地段，以及修建便道费用较高隧道出洞施工中。本方案中的出洞施工方法中包括有小导洞，小导洞高度大约为整体隧道断面高度的1/3，小导洞拱顶距隧道断面顶部约为1/3，预先开设小导洞可以释放部分围岩应力，降低整体隧道开挖对围岩的干扰。小导洞施工完成后就可以进行隧道开挖，为了对整个隧道进行支护，本方案中还设置有钢拱架，钢拱架与隧道的内壁仿形可以对隧道起到很好的支护效果，避免附近围岩或土层坍塌。

可选地，所述钢拱架包括竖直架和拱形架，所述拱形架的两端与竖直架连接。采用本方案，竖直架与拱形架分离，两者可以分开运输，到施工现场后再进行组装，最后再安装到隧道中。

可选地，所述拱形架的下部两侧设置有第一凹槽，所述初期支护上设置有第一钢导轨；所述隧道的底部设置有第二钢导轨，所述竖直架的底部可滑动设置在第二钢导轨上。采用本方案，第一钢导轨和第二钢导轨均可以起到导向作用，便于在隧道内前后移动钢拱架。

可选地，所述竖直架上设置有固定座，所述固定座上设置有液压缸，所述液压缸的输出端与拱形架的两侧下端连接。采用本方案，液压缸能够将拱形架向上顶起，使其可以支撑隧道的内壁上部，同时当液压缸向下移动时，拱形架也随之向下移动，此时拱形架与隧道内壁分离就可以便于移动拱形架。

可选地，所述拱形架的两侧下端设置有两根导向杆，所述固定座上设置有两条竖直的导向槽，所述导向杆滑动设置在导向槽内。采用本方案，拱形架可以在导向杆和导向槽的限位作用下上下移动，防止其偏离。

可选地，所述竖直架的底部设置有滑动座，所述滑动座的底部设置有安装槽，所述安装槽的顶部设置有弹簧，所述弹簧上设置有安装座，所述安装座竖直滑动连接在安装槽内，所述安装座的底部设置有动滑轮，所述动滑轮能够在第二钢导轨上滑动。本方案中，当液压缸的输出端向上顶起时会将拱形架顶到隧道的内壁上，当液压缸的输出端继续伸出时，竖直架则会被向下推动直到安装座与第二钢导轨接触，此时整个钢拱架的承载能力更好。

可选地，所述钢拱架的内侧端设置有若干安装板，所述安装板上设置有安装螺孔。采用本方案，安装板可以用于安装各种设备，便于在隧道内施工。

本方案的工作原理及有益效果在于：

本方案中，通过小导洞出洞工艺不仅节约了修建施工便道的费用，并且大大降低了对洞口段围岩的扰动破坏，此工艺方式灵活多变且能确保安全出洞。该方案适用于悬崖段隧道出洞或修建便道费用较高隧道出洞施工中。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

图1为实施例的结构示意图；

图2为隧道侧向的结构示意图；

图3为钢拱架的结构示意图；

图4为滑动座的结构示意图。

附图中标记如下：超前小导洞1、导洞支护2、超前小导管3、隧道支护4、管棚钢管5、钢拱架6、导向墙7、拱形架8、第一钢导轨9、第二钢导轨10、竖直架11、滑动座12、固定座13、导向杆14、液压缸15、安装凹槽16、动滑轮17、安装座18、弹簧19。

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

一种超前小导洞1出洞开挖工法支护结构，如图1-图4所示，包括导向墙7、管棚钢管5、超前小导洞1、超前小导管3、导洞支护2和隧道支护4。

导向墙7设置在隧道内部或外部，导向墙7上设置有导向孔，管棚钢管5插入设置在导向孔内，管棚钢管5的外插角在5-15°之间，管棚钢管5的外壁上设置有若干第一注浆孔，可以从管棚钢管5中压力注浆，浆液可以进入到导向孔内。小导洞内设置有若干小导孔，超前小导管3设置在小导孔中，超前小导管3环向间距30cm，长度4.5m，外插角5-12°，纵向间距3m，搭接不小于1m，每环15根，构成120°环向支撑。超前小导管3的外壁上设置有若干第二注浆孔，其中可以进行压力注浆。

导洞支护2设置在超前小导洞1的内壁上，导洞支护2采用φ22mm的早强水泥砂浆锚杆+φ8mm钢筋网片+22cm厚喷射混凝土进行初期支护，锚杆长2.5m，间距1.0m，梅花形布置，钢筋网格间距20cm×20cm(根据现场实际围岩状况，必要时每1.0m设置一道临时仰拱并喷射混凝土进行封闭，临时仰拱采用I16工字钢)，纵向连接钢筋采用φ22mm螺纹钢，环向间距为1m，长度0.7m(间距0.5m，两侧各搭接0.1m)，喷射C25混凝土22cm厚。

隧道支护4设置在隧道的内壁上，隧道支护4包括有初期支护和钢拱架6。初期支护由初喷混凝土、锚杆、钢筋网、预制拱架和复喷混凝土组成，RD25N型中空注浆锚杆+φ8钢筋网片+I22b工字钢拱架6+28cm厚C25喷射混凝土进行初期支护，右侧边墙锚杆长6m，拱部和左侧边墙锚杆长4.5m，环向间距0.75m，纵向间距0.5m，呈梅花形布置，钢筋网格间距20cm×20cm，纵向连接钢筋采用φ22螺纹钢，环向间距为1m，长度0.7m(间距0.5m，两侧各搭接0.1m)，喷射C25混凝土28cm厚。

钢拱架6设置在隧道中并且与初期支护接触。钢拱架6包括竖直架11和拱形架8，拱形架8的两端与竖直架11连接。拱形架8的下部两侧设置有第一凹槽，初期支护上设置有第一钢导轨9，第一钢导轨9能够与第一凹槽配合，第一凹槽的尺寸大于第一钢导轨9。隧道的底部设置有第二钢导轨10，竖直架11的底部可滑动设置在第二钢导轨10上。竖直架11的上端设置有固定座13，固定座13上设置有液压缸15和用于安装液压缸15的安装凹槽16，液压缸15的输出端与拱形架8的两侧下端连接。

拱形架8的两侧下端设置有两根导向杆14，固定座13上设置有两条竖直的导向槽，导向杆14滑动设置在导向槽内。竖直架11的底部设置有滑动座12，滑动座12的底部设置有安装槽，安装槽的顶部设置有弹簧19，弹簧19上设置有安装座18，安装座18竖直滑动连接在安装槽内，安装座18的底部设置有动滑轮17，动滑轮17能够在第二钢导轨10上滑动。钢拱架6的内侧端设置有若干安装板，安装板上设置有安装螺孔，安装板呈矩形板状，其与钢拱架6的内壁垂直，结构简单。

具体实施时：

扩挖形成正洞时采用两种方案：

若出洞口处于悬崖峭壁或者洞外无足够场地施工，则采用由洞内向洞外扩挖。若出洞口外有充足施工场地，则采用由洞外向洞内扩挖。

施工步骤：

1)主洞采用三台阶开挖工法；

2)每循环进尺1m的超前小导洞1施工至明暗交界处。

3)从明暗交界开始改为每循环进尺0.5m的超前小导洞1，直至出洞。

4)边、仰坡施工。

5)若采用方案二，则在洞口施作大管棚，由外向内扩挖。

6)小导洞扩挖形成正洞施工，整体过程总共分为三步进行，首先扩挖以小导洞衬砌底部为界线的上台阶岩土体，随即支护正洞部分衬砌；然后去除扩挖断面的小导洞衬砌；再将下台阶土体分成左右两部分进行扩挖，挖一部分支护一部分正洞衬砌；最后扩挖支护形成仰拱。

本方案中的拱形架8在正洞开挖过程中逐渐向前移动，移动时控制液压缸15的伸缩端向内缩回，使拱形架8与隧道的内壁上部分离，然后推动拱形架8向前移动，直到其移动到指定位置。然后启动液压缸15将拱形架8向上顶起，此时在液压缸15作用下拱形架8向上移动，且竖直架11向下移动，两者分别与隧道顶部和底部接触，起到更好的支撑效果。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，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，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和本实用新型的实用性。

Claims (7)

1.一种超前小导洞出洞开挖工法支护结构，其特征在于：包括导向墙、管棚钢管、超前小导洞、超前小导管、导洞支护和隧道支护；所述导向墙设置在隧道内部和外部，所述导向墙上设置有导向孔，所述管棚钢管插入设置在导向孔内；所述小导洞内设置有若干小导孔，所述超前小导管设置在小导孔中；所述管棚钢管的外壁上设置有若干第一注浆孔，所述超前小导管的外壁上设置有若干第二注浆孔；所述导洞支护设置在超前小导洞的内壁上，所述隧道支护设置在隧道的内壁上，所述隧道支护包括有初期支护和钢拱架，所述初期支护由初喷混凝土、锚杆、钢筋网、预制拱架和复喷混凝土组成，所述钢拱架设置在隧道中并且与初期支护接触。

2.根据权利要求1所述的超前小导洞出洞开挖工法支护结构，其特征在于：所述钢拱架包括竖直架和拱形架，所述拱形架的两端与竖直架连接。

3.根据权利要求2所述的超前小导洞出洞开挖工法支护结构，其特征在于：所述拱形架的下部两侧设置有第一凹槽，所述初期支护上设置有第一钢导轨；所述隧道的底部设置有第二钢导轨，所述竖直架的底部可滑动设置在第二钢导轨上。

4.根据权利要求3所述的超前小导洞出洞开挖工法支护结构，其特征在于：所述竖直架上设置有固定座，所述固定座上设置有液压缸，所述液压缸的输出端与拱形架的两侧下端连接。

5.根据权利要求4所述的超前小导洞出洞开挖工法支护结构，其特征在于：所述拱形架的两侧下端设置有两根导向杆，所述固定座上设置有两条竖直的导向槽，所述导向杆滑动设置在导向槽内。

6.根据权利要求5所述的超前小导洞出洞开挖工法支护结构，其特征在于：所述竖直架的底部设置有滑动座，所述滑动座的底部设置有安装槽，所述安装槽的顶部设置有弹簧，所述弹簧上设置有安装座，所述安装座竖直滑动连接在安装槽内，所述安装座的底部设置有动滑轮，所述动滑轮能够在第二钢导轨上滑动。

7.根据权利要求6所述的超前小导洞出洞开挖工法支护结构，其特征在于：所述钢拱架的内侧端设置有若干安装板，所述安装板上设置有安装螺孔。