隧道全斷面預(yù)加固結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種隧道全斷面預(yù)加固結(jié)構(gòu)，其包括待挖隧道及其圍巖、多根導(dǎo)管(1)和多根易切削錨桿(2)；所述導(dǎo)管(1)沿掌子面(4)的輪廓線向待挖隧道的圍巖內(nèi)布置，并通過所述導(dǎo)管(1)向所述待挖隧道的圍巖注漿而形成圍巖加固圈；從掌子面(4)向待挖隧道內(nèi)布置多根易切削錨桿(2)。本實(shí)用新型易于現(xiàn)場操作，加固成本合理，安全性高以及加固效果優(yōu)良，很好地解決了全斷面開挖的黃土隧道開挖支護(hù)過程中，隧道工作面因擠出變形過大而出現(xiàn)坍塌從而影響初期支護(hù)穩(wěn)定性的問題。由于易切削錨桿在施工過程中不影響機(jī)械施工，很好地加快了施工速率，且保持了合理的施工成本，保證了施工安全、質(zhì)量和工期等，具有很好的現(xiàn)場施工價值。
【專利說明】隧道全斷面預(yù)加固結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及隧道挖掘【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種隧道全斷面預(yù)加固結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著鐵路及公路的發(fā)展，在很多地方需要挖掘穿越黃土地層的隧道。對于穿越穩(wěn)定性極差的砂質(zhì)黃土地層，尤其是新近堆積的黃土，土壤的干密度較小，孔隙率比較大，壓縮變形大且滲透性強(qiáng)。在浸水飽和后，土壤結(jié)構(gòu)容易破壞，黏聚力迅速減小，而呈現(xiàn)較強(qiáng)的濕陷性。在水的作用下地面出現(xiàn)濕陷節(jié)理區(qū)，有時會形成漏斗和陷穴。而節(jié)理面與地面的陡坎平行，隧道開挖后應(yīng)力釋放，易產(chǎn)生卸載節(jié)理，對隧道穩(wěn)定性不利，需及時支護(hù)襯砌。然而，現(xiàn)在的施工現(xiàn)場一般在進(jìn)行隧道挖掘的同時對已挖掘隧道的圍巖進(jìn)行加固，施工成本高且支護(hù)效果并不理想，工作面發(fā)生坍塌影響初期支護(hù)穩(wěn)定性，而存在極大的安全風(fēng)險。
[0003]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，需要提供一種新的隧道全斷面預(yù)加固結(jié)構(gòu)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種隧道全斷面預(yù)加固結(jié)構(gòu)，其能夠解決全斷面開挖的黃土隧道開挖支護(hù)過程中，工作面發(fā)生坍塌影響初期支護(hù)穩(wěn)定性的問題。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種隧道全斷面預(yù)加固結(jié)構(gòu)，其包括待挖隧道及其圍巖、多根導(dǎo)管和多根易切削錨桿；所述導(dǎo)管沿掌子面的輪廓線向待挖隧道的圍巖內(nèi)布置，并通過所述導(dǎo)管向所述待挖隧道的圍巖注漿而形成圍巖加固圈；從掌子面向待挖隧道內(nèi)布置多根易切削錨桿。
[0006]優(yōu)選地，所述導(dǎo)管為管壁上開設(shè)有通孔的金屬導(dǎo)管。
[0007]優(yōu)選地，所述導(dǎo)管從掌子面的輪廓線向待挖隧道的圍巖內(nèi)延伸，所述導(dǎo)管的起點(diǎn)所在的待挖隧道切面與所述導(dǎo)管的軸線之間的夾角為b，其中，10° SbS 20°。
[0008]優(yōu)選地，所述導(dǎo)管的長度L為4m?6m。
[0009]優(yōu)選地，導(dǎo)管的外徑為40mm?45mm,管壁厚度為2mm?5mm。
[0010]優(yōu)選地，所述易切削錨桿為玻璃纖維錨桿。
[0011]優(yōu)選地，所述易切削錨桿與待挖隧道的中心線平行。
[0012]優(yōu)選地，所述易切削錨桿的長度M為5m?7m，相鄰的所述易切削錨桿之間的間距為 0.8m ?Im0
[0013]上述技術(shù)方案中的導(dǎo)管和易切削錨桿的布置，易于現(xiàn)場操作，加固成本合理，安全性高以及加固效果優(yōu)良，很好地解決了全斷面開挖的黃土隧道開挖支護(hù)過程中，隧道工作面因擠出變形過大而出現(xiàn)坍塌從而影響初期支護(hù)穩(wěn)定性的問題，有很好的實(shí)用性。由于易切削錨桿在施工過程中不影響機(jī)械施工，很好地加快了施工速率，且保持了合理的施工成本，保證了施工安全、質(zhì)量和工期等，提高了隧道施工水平，具有很好的現(xiàn)場施工價值。
[0014]本實(shí)用新型的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]附圖是用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本實(shí)用新型，但并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的限制。在附圖中:
[0016]圖1是本實(shí)用新型的隧道全斷面預(yù)加固結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型的隧道全斷面預(yù)加固結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖
[0018]附圖標(biāo)記說明
[0019]I導(dǎo)管2易切削錨桿
[0020]3鋼拱架4掌子面
[0021]F掌子面推進(jìn)方向

【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限制本實(shí)用新型。
[0023]首先，本實(shí)施方式提供一種隧道全斷面預(yù)加固方法，該隧道全斷面預(yù)加固方法包括以下步驟:
[0024]S1、沿掌子面4的輪廓線向待挖隧道的圍巖內(nèi)布置導(dǎo)管1，并通過導(dǎo)管I向所述待挖隧道的圍巖注漿(如圖1和圖2所示)；
[0025]S2、從掌子面4向待挖隧道內(nèi)布置多根易切削錨桿2 (如圖1和圖2所示)；
[0026]S3、對掌子面4進(jìn)行挖掘。
[0027]其中，圍巖是指洞室四周圍繞的巖石或土壤，而本實(shí)施方式中的圍巖是指隧道四周的巖石或土壤。并且，上述的步驟SI與步驟S2均根據(jù)待挖隧道內(nèi)具有導(dǎo)管I和易切削錨桿2的情況下進(jìn)行，且可以分別單獨(dú)進(jìn)行也可以同時進(jìn)行，但需保證在對掌子面4進(jìn)行挖掘時，靠近掌子面4的待挖隧道內(nèi)布置有易切削錨桿2，且對應(yīng)的圍巖內(nèi)布置有導(dǎo)管I。
[0028]本實(shí)施方式中的導(dǎo)管I和易切削錨桿2的布置，易于現(xiàn)場操作，加固成本合理，安全性高以及加固效果優(yōu)良，很好地解決了全斷面開挖的黃土隧道開挖支護(hù)過程中，隧道工作面因擠出變形過大而出現(xiàn)坍塌從而影響初期支護(hù)(例如鋼拱架3)的穩(wěn)定性問題，有很好的實(shí)用性。由于易切削錨桿2在施工過程中不影響機(jī)械施工，很好地加快了施工速率，且保持了合理的施工成本，保證施工的安全、質(zhì)量和工期等，提高了隧道施工水平，具有很好的現(xiàn)場施工價值。
[0029]具體施工操作時，首先根據(jù)黃土地層的特點(diǎn)，制定預(yù)加固的施工參數(shù)，如長度、間距、類型、是否注漿。作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，在步驟SI中，首先用混凝土將掌子面4封閉后，再布置導(dǎo)管I ;并且/或者，在步驟S2中，首先用混凝土將掌子面4封閉后，再布置易切削錨桿2。通過先噴射混凝土將掌子面4封閉，以便于導(dǎo)管I和/或易切削錨桿2的布置，并能夠防止布置過程中出現(xiàn)塌陷等事故。
[0030]其中，導(dǎo)管I優(yōu)選為管壁上開設(shè)有通孔的金屬導(dǎo)管。在沿掌子面4的輪廓線向待挖隧道的圍巖施作導(dǎo)管1，并通過導(dǎo)管I向圍巖注漿，在待挖隧道的周圍形成一定厚度的圍巖加固圈，然后在圍巖加固圈的保護(hù)下進(jìn)行開挖作業(yè)，以保證施工安全。
[0031]具體地，導(dǎo)管I從掌子面4的輪廓線向待挖隧道的圍巖內(nèi)延伸，導(dǎo)管I的起點(diǎn)所在的待挖隧道切面與導(dǎo)管I的軸線之間的夾角為b，其中，10° Sb <20°，在本實(shí)施方式中優(yōu)選為b = 15°。并且，導(dǎo)管I優(yōu)選為外徑42mm、厚3.5mm的熱軋無縫鋼管，導(dǎo)管I的長度L為4m?6m，在掌子面4沿掌子面推進(jìn)方向F向前推進(jìn)距離為a時進(jìn)行一次步驟SI，其中，2m ^ a ^ 4m。在本實(shí)施方式中導(dǎo)管I的長度L優(yōu)選為4.5m,優(yōu)選推進(jìn)距離a = 3m,此時，沿隧道中心線方向上相鄰的導(dǎo)管I之間的間距為0.4m左右。
[0032]進(jìn)一步地，易切削錨桿2優(yōu)選為玻璃纖維錨桿。玻璃纖維錨桿是具有較高強(qiáng)度特性與較大脆性的桿狀結(jié)構(gòu)，開挖機(jī)械能夠很容易地挖斷玻璃纖維錨桿，而不能使用金屬錨桿對待挖隧道進(jìn)行加固。該預(yù)加固結(jié)構(gòu)的特性參數(shù)有玻璃纖維錨桿的長度、搭接長度、幾何形狀分布以及間隔長度。
[0033]在本實(shí)施方式中，步驟S2包括:
[0034]S21、從掌子面4向待挖隧道內(nèi)鉆孔；
[0035]S22、將易切削錨桿2插入所述孔中，并用水泥灰漿填充孔與易切削錨桿2之間的間隙。
[0036]具體地，先用螺旋鉆孔機(jī)械鉆出所需深度的孔，然后將特定長度的玻璃纖維錨桿插入所打孔洞中，并立即注入水泥灰漿。所有的玻璃纖維錨桿在開挖過程中被機(jī)械挖除，當(dāng)隧道開挖后，掌子面-超前核心土內(nèi)玻璃纖維錨桿的剩余長度不足以確保對待挖隧道的預(yù)約束時，則需布設(shè)另一組玻璃纖維錨桿，開挖進(jìn)尺小于玻璃纖維錨桿的長度。以此類推，形成循環(huán)的開挖作業(yè)，直到隧道開挖完成，以達(dá)到連續(xù)安全施工的目的。
[0037]作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，易切削錨桿2與待挖隧道的中心線平行。易切削錨桿2在待挖隧道的全斷面內(nèi)布置，且易切削錨桿2的長度M為5m?7m，相鄰的易切削錨桿2之間的間距為0.Sm?lm，在掌子面4向前推進(jìn)距離為c米時進(jìn)行一次步驟S2，其中，c彡M-1。在本實(shí)施方式中，易切削錨桿2的長度M優(yōu)選為6m，相鄰的易切削錨桿2之間的間距優(yōu)選為lm，在掌子面4向前推進(jìn)距離為5米時進(jìn)行一次步驟S2，以保證玻璃纖維錨桿的剩余長度能夠確保待挖隧道的預(yù)約束。
[0038]另外，本實(shí)施方式還提供一種隧道全斷面預(yù)加固結(jié)構(gòu)，其包括待挖隧道及其圍巖、多根導(dǎo)管I和多根易切削錨桿2 ;導(dǎo)管I沿掌子面4的輪廓線向待挖隧道的圍巖內(nèi)布置，并通過導(dǎo)管I向待挖隧道的圍巖注漿而形成圍巖加固圈；從掌子面4向待挖隧道內(nèi)布置多根易切削錨桿2。
[0039]本實(shí)施方式中的導(dǎo)管I和易切削錨桿2的布置，易于現(xiàn)場操作，加固成本合理，安全性高以及加固效果優(yōu)良，很好地解決了全斷面開挖的黃土隧道開挖支護(hù)過程中，隧道工作面因擠出變形過大而出現(xiàn)坍塌從而影響初期支護(hù)(例如鋼拱架3)的穩(wěn)定性問題，有很好的實(shí)用性。由于易切削錨桿2在施工過程中不影響機(jī)械施工，很好地加快了施工速率，且保持了合理的施工成本，保證施工的安全、質(zhì)量和工期等，提高了隧道施工水平，具有很好的現(xiàn)場施工價值。
[0040]其中，導(dǎo)管I優(yōu)選為管壁上開設(shè)有通孔的金屬導(dǎo)管。在沿掌子面4的輪廓線向待挖隧道的圍巖施作導(dǎo)管1，并通過導(dǎo)管I向圍巖注漿，在待挖隧道的周圍形成一定厚度的圍巖加固圈，然后在圍巖加固圈的保護(hù)下進(jìn)行開挖作業(yè)，以保證施工安全。
[0041]具體地，導(dǎo)管I從掌子面4的輪廓線向待挖隧道的圍巖內(nèi)延伸，導(dǎo)管I的起點(diǎn)所在的待挖隧道切面與導(dǎo)管I的軸線之間的夾角為b，其中，10° Sb <20°，在本實(shí)施方式中優(yōu)選為b = 15°。并且，導(dǎo)管I的外徑為40mm?45mm,管壁厚度為2mm?5mm,其中，導(dǎo)管I優(yōu)選外徑為42mm,管壁厚度為3.5mm的熱軋無縫鋼管。導(dǎo)管I的長度L為4m?6m,在本實(shí)施方式中導(dǎo)管I的長度L優(yōu)選為4.5m，沿隧道中心線方向上相鄰的導(dǎo)管I之間的間距為0.4m左右。
[0042]進(jìn)一步地，易切削錨桿2優(yōu)選為玻璃纖維錨桿。玻璃纖維錨桿是具有較高強(qiáng)度特性與較大脆性的桿狀結(jié)構(gòu)，開挖機(jī)械能夠很容易地挖斷玻璃纖維錨桿，而不能使用金屬錨桿對待挖隧道進(jìn)行加固。該預(yù)加固結(jié)構(gòu)的特性參數(shù)有玻璃纖維錨桿的長度、搭接長度、幾何形狀分布以及間隔長度。
[0043]作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，易切削錨桿2與待挖隧道的中心線平行。易切削錨桿2在待挖隧道的全斷面內(nèi)布置，且易切削錨桿2的長度M為5m?7m，相鄰的易切削錨桿2之間的間距為0.Sm?lm。在本實(shí)施方式中，易切削錨桿2的長度M優(yōu)選為6m，相鄰的易切削錨桿2之間的間距優(yōu)選為lm，在掌子面4向前推進(jìn)距離為5米時布置一次易切削錨桿2，以保證玻璃纖維錨桿的剩余長度能夠確保待挖隧道的預(yù)約束。
[0044]以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0045]另外需要說明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本實(shí)用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0046]此外，本實(shí)用新型的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本實(shí)用新型的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型所公開的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.隧道全斷面預(yù)加固結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述隧道全斷面預(yù)加固結(jié)構(gòu)包括待挖隧道及其圍巖、多根導(dǎo)管⑴和多根易切削錨桿⑵；所述導(dǎo)管⑴沿掌子面⑷的輪廓線向待挖隧道的圍巖內(nèi)布置，并通過所述導(dǎo)管(I)向所述待挖隧道的圍巖注漿而形成圍巖加固圈；從掌子面(4)向待挖隧道內(nèi)布置多根易切削錨桿(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道全斷面預(yù)加固結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)管(I)為管壁上開設(shè)有通孔的金屬導(dǎo)管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隧道全斷面預(yù)加固結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)管(I)從掌子面(4)的輪廓線向待挖隧道的圍巖內(nèi)延伸，所述導(dǎo)管(I)的起點(diǎn)所在的待挖隧道切面與所述導(dǎo)管(I)的軸線之間的夾角為b，其中，10°彡b彡20°。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的隧道全斷面預(yù)加固結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)管(I)的長度L為4m?6m。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的隧道全斷面預(yù)加固結(jié)構(gòu)，其特征在于，導(dǎo)管(I)的外徑為40mm?45mm,管壁厚度為2mm?5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的隧道全斷面預(yù)加固結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述易切削錨桿(2)為玻璃纖維錨桿。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的隧道全斷面預(yù)加固結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述易切削錨桿(2)與待挖隧道的中心線平行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的隧道全斷面預(yù)加固結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述易切削錨桿(2)的長度M為5m?7m，相鄰的所述易切削錨桿⑵之間的間距為0.Sm?lm。
【文檔編號】E21D20/00GK204186394SQ201420596123
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月15日
【發(fā)明者】何知思 申請人:中國神華能源股份有限公司, 神華包神鐵路有限責(zé)任公司