一種隧道拼裝式初期支護(hù)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種隧道拼裝式初期支護(hù)方法，解決了采用礦山法施工開(kāi)挖后的隧道、地下工程初期支護(hù)，特別是沒(méi)有采用盾構(gòu)法施工時(shí)，地質(zhì)較為軟弱破碎特殊區(qū)段的工程有效支護(hù)問(wèn)題，包括整體式支護(hù)和分部開(kāi)挖支護(hù)，其特征是根據(jù)隧道斷面形式，將支護(hù)構(gòu)件分解成若干塊，在現(xiàn)場(chǎng)緊貼開(kāi)挖面，將構(gòu)件拼裝成環(huán)，控制圍巖變形；分部開(kāi)挖支護(hù)即分部開(kāi)挖分別成環(huán)，整體連接。及時(shí)支護(hù)圍巖，控制變形，并改善作業(yè)環(huán)境；縮短初期支護(hù)作業(yè)時(shí)間，提高作業(yè)面施工安全系數(shù)；受力更加均勻；保證防水層施工質(zhì)量；可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化安裝，效率高；使用方法更靈活，適用范圍更廣；支護(hù)成本低。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
_種隧道拼裝式初期支護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及城市隧道及地下工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種隧道拼裝式初期支護(hù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隧道開(kāi)挖破壞了地層的初始應(yīng)力平衡，產(chǎn)生圍巖應(yīng)力釋放和洞室變形，軟弱圍巖因其自承能力較低，變形表現(xiàn)更為突出，為控制圍巖應(yīng)力適量釋放和變形，增加結(jié)構(gòu)安全和施工安全，在開(kāi)挖后的洞室周邊立即進(jìn)行初期支護(hù)，向洞室周邊提供抗力，控制圍巖變形?，F(xiàn)有技術(shù)中有多種初期支護(hù)方法，其過(guò)程和效果各的特點(diǎn)，適應(yīng)性也不一樣。如專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為CN101592032A，公開(kāi)的一種淺埋下穿高速公路不均勻地層超大斷面隧道初期支護(hù)構(gòu)造，包括超前支護(hù)結(jié)構(gòu)和初期支護(hù)結(jié)構(gòu)，超前支護(hù)結(jié)構(gòu)是由徑向間隔布設(shè)的外大管棚、內(nèi)大管棚復(fù)合構(gòu)成;初期支護(hù)結(jié)構(gòu)是由通過(guò)噴射混凝土形成的拱部外支護(hù)層、全環(huán)內(nèi)支護(hù)層復(fù)合構(gòu)成，并在其邊墻段布設(shè)邊墻系統(tǒng)錨桿。又如專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為CN102226407A設(shè)計(jì)的一種四線大跨隧道索拱聯(lián)合初期支護(hù)構(gòu)造，包括覆蓋圍巖的噴射混凝土層和沿隧道開(kāi)挖方向間隔布設(shè)的全環(huán)鋼架，以及沿拱墻面布設(shè)錨固于圍巖中的系統(tǒng)錨桿，全環(huán)鋼架埋設(shè)于噴射混凝土層內(nèi)；在隧道拱部鋼架與臨時(shí)豎撐連接處沿隧道開(kāi)挖方向間隔設(shè)置錨固于圍巖并與全環(huán)鋼架連接的第一組預(yù)應(yīng)力錨索，在邊墻部位、拱腳處附近分別沿隧道開(kāi)挖方向間隔設(shè)置錨固于圍巖并與全環(huán)鋼架連接的第二組預(yù)應(yīng)力錨索、第三組預(yù)應(yīng)力錨索。再如專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為CN104863614A提出的一種由波紋鋼板與混凝土組合結(jié)構(gòu)替代鋼格柵初期支護(hù)的方法，由上部支護(hù)波紋板、邊墻波紋板及仰拱波紋板組接成環(huán)而構(gòu)成;洞室上臺(tái)階兩拱腳處固有兩H型鋼，上部支護(hù)波紋板及邊墻波紋板的上端部經(jīng)H型鋼支撐固定;下臺(tái)階的兩拱腳處固有兩槽鋼，邊墻波紋板的下端由槽鋼支撐固定，邊墻波紋板的下端部預(yù)留有仰拱搭接頭;上部支護(hù)波紋板、邊墻波紋板及仰拱波紋板在縱向上依次通過(guò)法蘭連接;上部支護(hù)波紋板、邊墻波紋板及仰拱波紋板與圍巖之間灌注混凝土。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決采用礦山法施工開(kāi)挖后的隧道、地下工程初期支護(hù)，特別是沒(méi)有或無(wú)法采用盾構(gòu)法施工時(shí)，地質(zhì)較為軟弱破碎特殊區(qū)段的工程有效支護(hù)問(wèn)題，提供一種結(jié)構(gòu)合理、效率高且施工安全的隧道拼裝式初期支護(hù)方法。
[0004]本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的:一種隧道拼裝式初期支護(hù)方法，包括整體式支護(hù)和分部開(kāi)挖支護(hù)，其特征是根據(jù)隧道斷面形式，將支護(hù)構(gòu)件分解成若干塊，在現(xiàn)場(chǎng)緊貼開(kāi)挖面，將構(gòu)件拼裝成環(huán)，控制圍巖變形;所述的分部開(kāi)挖支護(hù)即分部開(kāi)挖分別成環(huán)，整體連接，具體步驟如下(以隧道斷面寬度中心線為Y軸、隧道高度中點(diǎn)為原點(diǎn)設(shè)定平面直角坐標(biāo))。
[0005](—)開(kāi)挖第I或第Π象限部分，進(jìn)行初期支護(hù)并臨時(shí)鎖定，具體做法具有以下步驟。
[0006]①測(cè)量放樣:根據(jù)設(shè)計(jì)斷面測(cè)量出開(kāi)挖輪廓線。
[0007]②開(kāi)挖:軟弱圍巖采用挖機(jī)開(kāi)挖，較硬圍巖采用松動(dòng)爆破開(kāi)挖，一次開(kāi)挖深度為50-80cm。
[0008]③出砟、清理平整開(kāi)挖面。
[0009]④拼裝支護(hù)構(gòu)件，并進(jìn)行連接形成整體。
[0010]⑤后背注漿填充。
[0011]⑥拆除臨時(shí)支撐。
[0012](二)對(duì)應(yīng)第1、第π象限，開(kāi)挖第IV、第m象限，進(jìn)行初期支護(hù)后并與相鄰支護(hù)構(gòu)件連接且臨時(shí)鎖定。
[0013](三)完成各象限支護(hù)，拆除臨時(shí)鎖定構(gòu)件，初期支護(hù)封閉成環(huán)。
[0014]礦山法是一種傳統(tǒng)的施工方法，隧道在開(kāi)挖后受爆破影響，造成巖體破裂形成松弛狀態(tài)，隨時(shí)會(huì)產(chǎn)生坍落現(xiàn)象，基于這種松弛荷載理論依據(jù)，施工按分部順序采取分割式一塊一塊的開(kāi)挖，并要求邊挖邊撐以求安全，支撐復(fù)雜，耗材多。而新奧法是應(yīng)用巖體力學(xué)理論，以維護(hù)和利用圍巖的自承能力為基點(diǎn)，采用錨桿和噴射混凝土為主要支護(hù)手段，及時(shí)的進(jìn)行支護(hù)，控制圍巖的變形和松弛，使圍巖成為支護(hù)體系的組成部分，并通過(guò)對(duì)圍巖和支護(hù)的量測(cè)、監(jiān)控來(lái)指導(dǎo)隧道施工和地下工程設(shè)計(jì)施工的方法和原則。本技術(shù)方案針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)踐中存在的不足進(jìn)行初期支護(hù)設(shè)計(jì)，在采用礦山法施工時(shí)，由于開(kāi)挖后圍巖前期比較穩(wěn)定，后期變形卻較大，而盾構(gòu)法施工的投入成本大，且許多工程不適合采用此法，對(duì)于地質(zhì)較為軟弱破碎特殊區(qū)段的城市地鐵、地下人行通道、公路隧道、鐵路隧道、水利隧道等地下工程，通過(guò)本裝置和支護(hù)方法的應(yīng)用，達(dá)到安全、高效的支護(hù)目的。
[0015]作為優(yōu)選，所述的支護(hù)構(gòu)件包括普通支護(hù)構(gòu)件和調(diào)節(jié)塊，普通支護(hù)構(gòu)件和調(diào)節(jié)塊均由基體和位于基體外表面的承載板構(gòu)成。支護(hù)構(gòu)件是初期支護(hù)的主要硬件工具，本方法利用普通支護(hù)構(gòu)件和調(diào)節(jié)塊的合理組合，按支護(hù)點(diǎn)位的實(shí)際力變情況，選擇性地采用整體式支護(hù)和分部開(kāi)挖支護(hù)。支護(hù)構(gòu)件采取預(yù)先工廠化生產(chǎn)，對(duì)普通支護(hù)構(gòu)件統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械化安裝；由于經(jīng)測(cè)量放樣，根據(jù)設(shè)計(jì)斷面測(cè)量出開(kāi)挖輪廓線，使支護(hù)構(gòu)件具有理論數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，各支護(hù)構(gòu)件單件、組合后其表面平整光滑，有利于防水層施工。支護(hù)構(gòu)件為弧形板結(jié)構(gòu)，基體外表面主要是指基體的外弧形面。
[0016]作為優(yōu)選，所述的支護(hù)構(gòu)件包括普通支護(hù)構(gòu)件和調(diào)節(jié)塊，普通支護(hù)構(gòu)件和調(diào)節(jié)塊在四個(gè)厚度面上均設(shè)有連接螺孔。本方案中，各單件支護(hù)構(gòu)件之間的連接全部通過(guò)厚度邊部配合，弧形基體內(nèi)側(cè)設(shè)置斜沉孔式安裝螺槽，從安裝螺槽中即可直接穿裝螺桿和固定螺母。
[0017]作為優(yōu)選，所述的連接螺孔位于普通支護(hù)構(gòu)件或調(diào)節(jié)塊中的基體厚度部位，并在基體內(nèi)表面相對(duì)應(yīng)部位設(shè)有安裝螺槽。
[0018]作為優(yōu)選，所述的拼裝支護(hù)構(gòu)件并進(jìn)行連接形成整體，在第I或第Π象限中，從下往上依次進(jìn)行A1-A2-A3或C1-C2-C3支護(hù)構(gòu)件的安裝。
[0019]作為優(yōu)選，所述的拼裝支護(hù)構(gòu)件時(shí)，在第ΙΠ、第IV象限中，其側(cè)面從下而上依次進(jìn)行B1-B2或D1-D2支護(hù)構(gòu)件的安裝。底部從中間向邊部進(jìn)行安裝。
[0020]作為優(yōu)選，所述的安裝螺槽的深度與連接螺孔相配合，并朝連接螺孔方向設(shè)有定位平面。
[0021]作為優(yōu)選，所述的拆除臨時(shí)支撐在所有支護(hù)構(gòu)件固定之后進(jìn)行。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:相對(duì)噴射混凝土支護(hù)來(lái)說(shuō)，克服了早期混凝土強(qiáng)度較低的缺點(diǎn)，及時(shí)支護(hù)圍巖，控制變形，并改善作業(yè)環(huán)境;模塊組裝方式，縮短初期支護(hù)作業(yè)時(shí)間，提高作業(yè)面施工安全系數(shù);封閉成環(huán)后，以注漿措施使其與圍巖接觸更加密貼，受力更加均勻;支護(hù)構(gòu)件表面平整光滑，便于防水層施作，保證防水層施工質(zhì)量；同一工程中的支護(hù)構(gòu)件工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，并可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化安裝，效率高;實(shí)現(xiàn)拼裝式初期支護(hù)，使用方法更靈活，適用范圍更廣;投入較小，可選擇性在局部軟弱圍巖中采用，支護(hù)成本低。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本發(fā)明的一種整體式支護(hù)方法示意圖。
[0024]圖2是本發(fā)明的一種分部開(kāi)挖支護(hù)方法第一部分開(kāi)挖示意圖。
[0025]圖3是本發(fā)明的一種分部開(kāi)挖支護(hù)方法第二部分開(kāi)挖示意圖。
[0026]圖4是本發(fā)明的一種分部開(kāi)挖支護(hù)方法第三部分開(kāi)挖示意圖。
[0027]圖5是本發(fā)明的一種分部開(kāi)挖支護(hù)方法第四部分開(kāi)挖示意圖。
[0028]圖6是本發(fā)明的一種分部開(kāi)挖支護(hù)方法結(jié)束狀態(tài)示意圖。
[0029]圖7是本發(fā)明的一種普通支護(hù)構(gòu)件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖8是本發(fā)明的一種調(diào)節(jié)塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖中:1.普通支護(hù)構(gòu)件，11.安裝螺槽，12.連接螺孔，2.調(diào)節(jié)塊，3.基體，4.承載板;圖中M為周邊圍巖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。
[0033]本實(shí)施例隧道拼裝式初期支護(hù)方法，將支護(hù)構(gòu)件分解成多塊，在工廠或現(xiàn)場(chǎng)集中制作，然后運(yùn)至工程點(diǎn)，采用機(jī)械將構(gòu)件拼裝成環(huán)，緊貼開(kāi)挖面，控制圍巖變形。
[0034]支護(hù)構(gòu)件包括普通支護(hù)構(gòu)件I和調(diào)節(jié)塊2，參見(jiàn)圖7、圖8，普通支護(hù)構(gòu)件I和調(diào)節(jié)塊2均由基體3和位于基體3外表面的承載板4構(gòu)成，承載板即為模板。普通支護(hù)構(gòu)件I在四個(gè)厚度面的基體3上均設(shè)有連接螺孔12，其中長(zhǎng)度方向兩邊各設(shè)三處，寬度方向兩邊各設(shè)兩處。調(diào)節(jié)塊2與普通支護(hù)構(gòu)件I配合的厚度面上設(shè)兩處連接螺孔12，另兩個(gè)面分別設(shè)一處連接螺孔12。在調(diào)節(jié)塊2內(nèi)表面相對(duì)連接螺孔12的部位設(shè)有安裝螺槽11，安裝螺槽11的深度與連接螺孔12相配合，并在朝連接螺孔12方向的一端設(shè)有定位平面，保證穿過(guò)連接用螺桿和安裝緊固螺母。
[0035]實(shí)施例一，如圖1所示，對(duì)于小斷面隧道，采用整體式支護(hù)，即一次開(kāi)挖一次支護(hù)成型，圖中M為隧道周邊圍巖，下同，具體方法是:
一、測(cè)量放樣:根據(jù)設(shè)計(jì)斷面測(cè)量出開(kāi)挖輪廓線。
[0036]二、開(kāi)挖:軟弱圍巖采用挖機(jī)開(kāi)挖，較硬圍巖采用松動(dòng)爆破開(kāi)挖，一次開(kāi)挖以50-80cm為宜。
[0037]三、出砟、清理平整開(kāi)挖面。
[0038]四、按照?qǐng)D示方式進(jìn)行拼裝支護(hù)構(gòu)件，其中包括9件普通支護(hù)構(gòu)件I，頂部I件調(diào)節(jié)塊2，所有支護(hù)構(gòu)件進(jìn)行螺栓接連接形成整體。
[0039]五、后背注漿填充。
[0040]六、拆除臨時(shí)支撐。
[0041]實(shí)施例二，對(duì)于大斷面，采用分部開(kāi)挖支護(hù)，即分部開(kāi)挖分別成環(huán)，整體連接，按以下步驟進(jìn)行，以隧道斷面寬度中心線為Y軸，隧道高度中點(diǎn)為原點(diǎn)，水平線為X軸，設(shè)定平面直角坐標(biāo):
一、開(kāi)挖第Π象限A區(qū)，如圖2所示，進(jìn)行初期支護(hù)并采用槽鋼、螺紋鋼等型材或合成支撐桿等進(jìn)行臨時(shí)鎖定，具體做法是:
①測(cè)量放樣:根據(jù)設(shè)計(jì)斷面測(cè)量出開(kāi)挖輪廓線。
[0042]②開(kāi)挖:軟弱圍巖采用挖機(jī)開(kāi)挖，較硬圍巖采用松動(dòng)爆破開(kāi)挖，一次開(kāi)挖為60cm。
[0043]③出砟、清理平整開(kāi)挖面。
[0044]④按照?qǐng)D中從下往上依次按A1-A2-A3進(jìn)行拼裝支護(hù)構(gòu)件，支護(hù)構(gòu)件均為普通支護(hù)構(gòu)件I，并進(jìn)行螺栓連接形成整體。
[0045]⑤后背注漿填充。
[0046]⑥拆除臨時(shí)支撐。(注:拆除臨時(shí)支撐可以在所有支護(hù)構(gòu)件固定之后進(jìn)行，下同)
二、開(kāi)挖第ΙΠ象限B區(qū)，側(cè)面從下而上依次進(jìn)行B1-B2支護(hù)構(gòu)件的安裝，如圖3所示，底面從中間向兩邊進(jìn)行，圖中B3-B4，初期支護(hù)之時(shí)與相鄰支護(hù)件如A區(qū)中的Al進(jìn)行連接，臨時(shí)鎖定，具體做法同第一步。
[0047]三、開(kāi)挖第I象限C區(qū)，按照?qǐng)D4所示的C1-C2-C3從下往上依次進(jìn)行拼裝支護(hù)構(gòu)件，在進(jìn)行初期支護(hù)時(shí)與相鄰支護(hù)件連接臨時(shí)鎖定，具體操作步驟與第一步相同。
[0048]四、開(kāi)挖第IV象限D(zhuǎn)區(qū)，如圖5、圖6所示，進(jìn)行初期支護(hù)時(shí)與相鄰支護(hù)件連接臨時(shí)鎖定，側(cè)面從下而上依次進(jìn)行D1-D2支護(hù)構(gòu)件的安裝，底面從中間向兩邊按D3-D4順序進(jìn)行支護(hù)。
[0049]五、在完成各分部支護(hù)后，拆除臨時(shí)鎖定構(gòu)件，初期支護(hù)封閉成環(huán)。
[0050]另外，在所初期支護(hù)工程中，對(duì)普通支護(hù)件I拼裝后剩余的部分均可采用調(diào)節(jié)塊2進(jìn)行補(bǔ)齊，尤其是一些特殊結(jié)構(gòu)斷面，可靈活地采用兩塊及兩塊以上的調(diào)節(jié)塊2進(jìn)行補(bǔ)償性調(diào)節(jié)。
[0051]上述實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明，不是對(duì)本發(fā)明的限定，任何對(duì)本發(fā)明的簡(jiǎn)單變換后的結(jié)構(gòu)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種隧道拼裝式初期支護(hù)方法，包括整體式支護(hù)和分部開(kāi)挖支護(hù)，其特征是根據(jù)隧道斷面形式，將支護(hù)構(gòu)件分解成若干塊，在現(xiàn)場(chǎng)緊貼開(kāi)挖面，將構(gòu)件拼裝成環(huán)，控制圍巖變形;所述的分部開(kāi)挖支護(hù)即分部開(kāi)挖分別成環(huán)，整體連接，具體步驟如下(以隧道斷面寬度中心線為Y軸、隧道高度中點(diǎn)為原點(diǎn)設(shè)定平面直角坐標(biāo)): (一)開(kāi)挖第I或第Π象限部分，進(jìn)行初期支護(hù)并臨時(shí)鎖定，具體做法: ①測(cè)量放樣:根據(jù)設(shè)計(jì)斷面測(cè)量出開(kāi)挖輪廓線； ②開(kāi)挖:軟弱圍巖采用挖機(jī)開(kāi)挖，較硬圍巖采用松動(dòng)爆破開(kāi)挖，一次開(kāi)挖深度為50-80cm； ③出砟、清理平整開(kāi)挖面； ④拼裝支護(hù)構(gòu)件，并進(jìn)行連接形成整體； ⑤后背注漿填充； ⑥拆除臨時(shí)支撐； (二)對(duì)應(yīng)第1、第π象限，開(kāi)挖第IV、第m象限，進(jìn)行初期支護(hù)后并與相鄰支護(hù)構(gòu)件連接且臨時(shí)鎖定； (三)完成各象限支護(hù)，拆除臨時(shí)鎖定構(gòu)件，初期支護(hù)封閉成環(huán)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道拼裝式初期支護(hù)方法，其特征在于所述的支護(hù)構(gòu)件包括普通支護(hù)構(gòu)件(I)和調(diào)節(jié)塊(2)，普通支護(hù)構(gòu)件和調(diào)節(jié)塊均由基體(3)和位于基體外表面的承載板(4)構(gòu)成。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種隧道拼裝式初期支護(hù)方法，其特征在于所述的支護(hù)構(gòu)件包括普通支護(hù)構(gòu)件(I)和調(diào)節(jié)塊(2)，普通支護(hù)構(gòu)件和調(diào)節(jié)塊在四個(gè)厚度面上均設(shè)有連接螺孔(12)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種隧道拼裝式初期支護(hù)方法，其特征在于所述的連接螺孔(12)位于普通支護(hù)構(gòu)件(I)或調(diào)節(jié)塊(2)中的基體(3)厚度部位，并在基體內(nèi)表面相對(duì)應(yīng)部位設(shè)有安裝螺槽(11)。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種隧道拼裝式初期支護(hù)方法，其特征在于拼裝支護(hù)構(gòu)件并進(jìn)行連接形成整體，在第I或第Π象限中，從下往上依次進(jìn)行A1-A2-A3或C1-C2-C3支護(hù)構(gòu)件的安裝。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種隧道拼裝式初期支護(hù)方法，其特征在于拼裝支護(hù)構(gòu)件時(shí)，在第ΙΠ、第IV象限中，其側(cè)面從下而上依次進(jìn)行B1-B2或D1-D2支護(hù)構(gòu)件的安裝。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種隧道拼裝式初期支護(hù)方法，其特征在于所述的安裝螺槽(11)的深度與連接螺孔(12)相配合，并朝連接螺孔方向設(shè)有定位平面。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種隧道拼裝式初期支護(hù)方法，其特征在于所述的拆除臨時(shí)支撐在所有支護(hù)構(gòu)件固定之后進(jìn)行。
【文檔編號(hào)】E21D9/00GK105952459SQ201610287784
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月4日
【發(fā)明人】陳翔航, 靳炳強(qiáng)
【申請(qǐng)人】中鐵二十四局集團(tuán)浙江工程有限公司