隧道用非擾動(dòng)型塌腔支護(hù)結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及隧道工程施工領(lǐng)域，特別涉及一種隧道用非擾動(dòng)型塌腔支護(hù)結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]塌方是隧道施工過(guò)程中發(fā)生率較高，但又十分典型的一種事故。除了個(gè)別冒頂型塌方(多發(fā)生在洞口或洞身淺埋段)，現(xiàn)場(chǎng)最為普遍的塌方是空腔型塌方，即由于在拱頂部位發(fā)生塌方，從而在隧道開(kāi)挖輪廓線(xiàn)外形成一個(gè)空腔(俗稱(chēng)“塌腔”)。按塌腔高度，可粗略分為:小型塌腔，高度約I?3米；中型塌腔，高度約3?5米；大型塌腔，高度5米以上。
[0003]針對(duì)隧道塌方處理主要包含隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)和塌腔處理兩部分。其中支護(hù)結(jié)構(gòu)一般采用結(jié)構(gòu)加強(qiáng)的處理方式；塌腔視其大小、穩(wěn)定狀態(tài)等情況而采取不同的處理方式，但基本相近。目前常規(guī)的塌腔處理普遍采取錨噴防護(hù)方案，按塌腔高度劃分主要有以下幾種:
[0004]第一種是小型塌腔(塌腔高度約I?3米)，其施工步序及處理方式為:
[0005]I)找頂。一般經(jīng)工人找頂(找頂，即清理塌腔壁面的危石)后，無(wú)擾動(dòng)情況下(無(wú)爆破、鉆孔震動(dòng)等)塌腔壁暫時(shí)比較穩(wěn)定。
[0006]2)初噴3?5cm混凝土，在塌腔壁打設(shè)多個(gè)長(zhǎng)約3.5m、Φ 22的藥卷錨桿(或Φ 25中空注漿錨桿)，各錨桿呈1111\1111梅花形布置；然后掛上06.5鋼筋網(wǎng)片(間距20\20(^)，再?gòu)?fù)噴5?1cm混凝土。
[0007]3)施作主洞初期支護(hù)(結(jié)構(gòu)加強(qiáng)型)。
[0008]4)向塌腔栗送Im厚輕質(zhì)混凝土，吹Im厚砂；若塌腔不足lm，則由栗送輕質(zhì)混凝土改為C25噴射混凝土。
[0009]第二種是中型塌腔(塌腔高度約3?5米)，其施工步序及處理方式為:
[0010]I)與小型塌腔施工步序的第I)?2)條相同。
[0011]2)由于塌腔較高，初支增設(shè)護(hù)拱。
[0012]3)施作主洞初期支護(hù)(結(jié)構(gòu)加強(qiáng)型)。
[0013]4)向塌腔栗送Im厚輕質(zhì)混凝土，吹Im厚砂。
[0014]第三種是大型塌腔(塌腔高度5米以上)，其施工步序及處理方式為:
[0015]1、若塌方體未完全封堵洞身，則該塌腔的處理方式與中型塌腔的施工步序及處理方式相同。
[0016]2、若塌方體已完全封堵洞身，則存在以下兩種情況:
[0017]I)在清渣過(guò)程中，塌方仍在擴(kuò)大，圍巖破碎，腔壁不穩(wěn)定，塌腔越清越大。此時(shí)只能拉渣回填封閉塌腔口，采用管棚法或注漿固結(jié)法穩(wěn)固圍巖體和碴體，待其基本穩(wěn)定后，按暗洞開(kāi)挖工法穿過(guò)塌方體。
[0018]2)腔壁比較穩(wěn)定，清渣完成后基本無(wú)危石，揭露的塌腔體一般比較高、深，基本與中型塌腔處理方式一致。
[0019]然而，以上常規(guī)采用的各種不同塌腔類(lèi)型處理方式卻存在如下缺陷:
[0020]1.施工時(shí)間長(zhǎng)，圍巖穩(wěn)定性降低。塌腔處理中鉆孔時(shí)間占據(jù)總體處理時(shí)間較大比例；鉆孔通常需要3?5個(gè)小時(shí)，隨著塌腔壁圍巖在空氣中暴露的時(shí)間增加，圍巖的強(qiáng)度和穩(wěn)定性也會(huì)隨之變差，特別是對(duì)于遇到空氣后容易迅速風(fēng)化的圍巖(風(fēng)化后的圍巖強(qiáng)度降低)。
[0021]2.過(guò)度找頂存在擴(kuò)展塌方風(fēng)險(xiǎn)。找頂本意是清除洞頂危石，但其輕重程度難以把握；若處理不當(dāng)，容易引起二次塌方，甚至多次塌方，發(fā)生“越清越塌”的惡性循環(huán)，這樣會(huì)給人員造成危險(xiǎn)、機(jī)械造成損壞，工期造成延誤。
[0022]3.鉆孔對(duì)塌腔壁圍巖有擾動(dòng)，施工過(guò)程中存在安全風(fēng)險(xiǎn)。從開(kāi)孔鉆探到未上錨桿墊板之前的這段時(shí)間(約3?5小時(shí))，鉆孔實(shí)際上增加了原有圍巖塊體的裂隙機(jī)率，削弱了塊體間的連結(jié)強(qiáng)度；同時(shí)，在打設(shè)錨桿鉆孔的振動(dòng)誘導(dǎo)下，使原本穩(wěn)定的塌腔巖壁容易誘發(fā)新的坍塌。
[0023]4.施工質(zhì)量難以控制。如果某處發(fā)生了塌方，至少?gòu)膫?cè)面反映了該處相對(duì)其他區(qū)段的圍巖巖石強(qiáng)度較低、或完整性較差。工人在塌腔內(nèi)打設(shè)錨桿與正常爆破出渣后的毛洞內(nèi)打設(shè)錨桿的情況相比，由于塌腔壁多數(shù)極不規(guī)則、拱頂塌腔高、洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境差，施工過(guò)程中心理存在一定壓力，特別是若在處理過(guò)程中再次發(fā)生塌方，內(nèi)心負(fù)擔(dān)較重，甚至?xí)a(chǎn)生害怕進(jìn)洞工作的心理，從而導(dǎo)致塌腔處理草草了事，施工質(zhì)量難以保證。
[0024]5.支護(hù)理念與新奧法相左，運(yùn)營(yíng)期間存在安全風(fēng)險(xiǎn)。按照新奧法的理念，要求圍巖與襯砌結(jié)構(gòu)相互密貼，共同承受山體荷載、分擔(dān)變形。目前塌腔壁掛網(wǎng)噴漿后，拱背回填層i?2m，再向上即為空腔，塌腔壁與隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)間無(wú)任何接觸。塌腔壁的穩(wěn)定性及耐久性完全取決于圍巖自身穩(wěn)定性和塌腔壁的處理施工質(zhì)量，隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)基本不能分擔(dān)荷載；隨著時(shí)間推移，一旦腔壁圍巖松動(dòng)塌落至拱背，隧道結(jié)構(gòu)只能被動(dòng)地承受數(shù)倍于自重的沖擊荷載，嚴(yán)重時(shí)將影響到結(jié)構(gòu)及洞內(nèi)行車(chē)安全。
[0025]因此，急需開(kāi)發(fā)一種支護(hù)理念先進(jìn)(與新奧法理念相近)，遵循“圍巖與襯砌結(jié)構(gòu)共同承擔(dān)載荷”的思路，最大限度的讓襯砌結(jié)構(gòu)主動(dòng)參與承擔(dān)載荷，實(shí)施過(guò)程中基本不對(duì)既有塌腔壁面產(chǎn)生擾動(dòng)，從而降低在塌腔處理過(guò)程中的施工風(fēng)險(xiǎn)和潛在運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)的隧道用非擾動(dòng)型塌腔支護(hù)結(jié)構(gòu)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0026]有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是提供一種隧道用非擾動(dòng)型塌腔支護(hù)結(jié)構(gòu)，支護(hù)理念先進(jìn)(與新奧法理念相近)，遵循“圍巖與襯砌結(jié)構(gòu)共同承擔(dān)載荷”的思路，最大限度的讓襯砌結(jié)構(gòu)主動(dòng)參與承擔(dān)載荷，實(shí)施過(guò)程中基本不對(duì)既有塌腔壁面產(chǎn)生擾動(dòng)，從而降低在塌腔處理過(guò)程中的施工風(fēng)險(xiǎn)和潛在運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。
[0027]本實(shí)用新型的隧道用非擾動(dòng)型塌腔支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括鋪設(shè)在塌腔壁面上的混凝土鋼筋網(wǎng)層和沿塌腔斷面架設(shè)的護(hù)拱，所述護(hù)拱位于混凝土鋼筋網(wǎng)層下方，所述護(hù)拱與混凝土鋼筋網(wǎng)層之間設(shè)置有若干支撐件，護(hù)拱的拱背與混凝土鋼筋網(wǎng)層的內(nèi)壁之間填充有拱背回填層。
[0028]進(jìn)一步，若干支撐件沿縱向呈梅花形設(shè)置在護(hù)拱與混凝土鋼筋網(wǎng)層之間。
[0029]進(jìn)一步，所述支撐件的一端通過(guò)墊片與混凝土鋼筋網(wǎng)層的鋼筋網(wǎng)固定連接，另一端與護(hù)拱固定連接。
[0030]進(jìn)一步，所述墊片的兩面分別與支撐件和混凝土鋼筋網(wǎng)層的鋼筋網(wǎng)焊接固定。
[0031]進(jìn)一步，所述墊片與混凝土鋼筋網(wǎng)層的鋼筋網(wǎng)的連接處噴射覆蓋有混凝土。
[0032]進(jìn)一步，所述護(hù)拱包括鋼架和沿縱向固定于鋼架間的連接筋，所述支撐件焊接固定在鋼架上。
[0033]進(jìn)一步，所述鋼架和連接筋外通過(guò)噴射覆蓋混凝土，形成鋼架混凝土護(hù)拱。
[0034]進(jìn)一步，所述拱背回填層包括輕質(zhì)混凝土層和厚砂層。
[0035]進(jìn)一步，所述護(hù)拱兩側(cè)拱腳的外壁上分別設(shè)有錨桿。
[0036]進(jìn)一步，所述護(hù)拱的內(nèi)壁設(shè)有初支和二襯。
[0037]本實(shí)用新型的隧道用非擾動(dòng)型塌腔支護(hù)結(jié)構(gòu)的有益效果是:
[0038]1、理念先進(jìn)，與現(xiàn)有技術(shù)以“被動(dòng)承載”為主的方式相比，本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)理念與新奧法理念相近，遵循“圍巖與襯砌結(jié)構(gòu)共同承擔(dān)荷載”的思路，最大限度地讓襯砌結(jié)構(gòu)主動(dòng)參與承擔(dān)荷載。
[0039]2、操作簡(jiǎn)便、時(shí)間短、質(zhì)量有保障。
[0040]3、施工期間安全性提高。由于施工過(guò)程基本上不對(duì)塌腔壁產(chǎn)生擾動(dòng)，且操作時(shí)間短，提高了施工期間的安全性。
[0041]4、運(yùn)營(yíng)期間安全性提高。由于提高了結(jié)構(gòu)體系的安全性，施工過(guò)程中質(zhì)量可控，間接提高了運(yùn)營(yíng)期間的安全性。
[0042]5、經(jīng)濟(jì)性好?，F(xiàn)有技術(shù)對(duì)塌腔處理的錨桿一般根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙計(jì)量，設(shè)計(jì)圖中一般都對(duì)塌腔壁面全部布滿(mǎn)錨桿，造價(jià)不低；但實(shí)際上錨桿施工屬隱蔽工程，對(duì)于塌腔的上部和頂部、