[發明專利]隧道拱腳環向高壓噴射加固方法及施工設備

有效

• 申請號: 201310044700.6
• 申請日: 2013-02-05
• 公開（公告）號: CN103061778A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 楊積凱;聶政熊
• 申請（專利權）人: 北京首爾工程技術有限公司
• 主分類號: E21D9/10
• 分類號: E21D9/10;E21D9/00
• 代理公司: 北京中建聯合知識產權代理事務所 11004
• 代理人: 唐曉麗;朱麗巖

技術領域

?本發明涉及一種隧道施工中超前加固方法及其設備，特別是一種確保拱腳部位安全的超前加固方法及其設備。

背景技術

目前軟弱圍巖隧道施工還是一個難題，特別是在類似飽和粉細砂巖這種地層中，由于其低滲透性及弱膠結性，采用通常的注漿方法難有效果，開挖時地層因受擾動出現涌水涌砂而失穩。對此種地層一種有效的超前加固方法是采用水平旋噴工藝，即在隧道開挖前在開挖輪廓線外施工一環或多環水平旋噴樁形成拱形支護并起隔水防滲作用。但是此超前加固方法由于機械設備的限制及造價原因通常水平旋噴只能施工在拱部位置，這樣拱腳的水平旋噴樁同圍巖的結合部是此種加固方法的薄弱點。如果不能很好的解決拱腳部位的超前加固問題，將會大大影響隧道整體施工進度。通常的做法是在拱腳部位增加很多樁以應對拱腳不穩，但因為水平旋噴沒有形成封閉，下臺階或仰拱部位有出水出泥或地層溜塌,導致上臺階及中臺階開挖后下臺階及仰拱部位實際施工異常困難。

為了能在軟弱圍巖隧道中更好的應用水平旋噴工藝，解除水平旋噴工藝的防護死角，為軟弱圍巖隧道施工提供更好的安全保障,必須尋找一種方法和施工設備,既能加強水平旋噴樁同圍巖在拱腳結合部的穩定性,又能形成一閉合帷幕，起到阻水擋土固砂的作用。

發明內容

本發明的目的是提供一種隧道拱腳環向高壓噴射加固方法及施工設備，要解決在軟弱圍巖隧道施工采用環向水平旋噴樁超前支護時，既能加強水平旋噴樁同圍巖在拱腳結合部的穩定性,又能形成一閉合帷幕，起到阻水擋土固砂作用的技術問題。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種隧道拱腳環向高壓噴射加固方法，步驟如下：

步驟一，以已開挖的上臺階或中臺階為施工臺階面，用開孔器在施工臺階面兩側對稱隧道軸線，按設計要求開出兩排弧形鉆桿的入地孔；

步驟二，將機架導軌按安裝尺寸固定在施工臺階面的左側，將帶有固定滑架和移動滑架的機架固定在機架導軌上，同時完成第一根弧形鉆桿、噴頭和高壓水管、高壓水泥漿管的連接，然后打開移動滑架頂端的夾持器與弧形滑道上的開合式導向限位圈，將第一根弧形鉆桿進行夾持固定；?

步驟三，啟動高壓泵站，通過高壓水管向噴頭的前噴嘴打高壓水，對弧形鉆桿的入地孔下方土體進行射流切割，松散土層，為弧形鉆桿入土創造條件；同時液壓泵站向液壓油缸供油，推動移動滑架及夾持器使弧形鉆桿沿弧形軌跡入土；

步驟四，液壓油缸伸出到行程終了后，松開夾持器，液壓油缸收縮，帶動移動滑架及夾持器回撤到起始位置，階次夾持第一根弧形鉆桿實現送進；

步驟五，完成若干次送進和弧形鉆桿接長工作后，當弧形鉆桿的鉆頭到達設計的中間搭接區，高壓泵站停止向前噴嘴打高壓水，前噴嘴結束切割；

步驟六，高壓泵站開始通過兩根高壓水泥漿管向四個側噴嘴打高壓水泥漿，弧形鉆桿在液壓油缸、夾持器和移動滑架的共同作用下按高壓噴射技術要求慢速階次回撤，側噴嘴向隧道軸線前后方實施定向高壓噴射，直至左側搭接區，實現與左側水平旋噴樁的搭接，完成左側環向加固底板的施工；

步驟七，弧形鉆桿回撤高壓噴射完成后，關閉高壓泵站，將弧形鉆桿撤至施工臺階面，施工設備沿機架導軌向隧道延伸方向移動到下一個入地孔；

步驟八，將施工設備固定后重復步驟三至步驟七直至完成隧道軸線左側所有工位施工；

步驟九，在隧道軸線右側同樣安裝施工設備，重復步驟八實現弧形鉆桿的送進和回撤高壓噴射，完成右側環向加固底板的施工，右側環向加固底板與左側環向加固底板在中間搭接區實現搭接，與右側水平旋噴樁在右側搭接區實現搭接，至此在隧道底部形成一系列平行的由左側環向加固底板與右側環向加固底板組成的帷幕，此帷幕與水平旋噴超前支護形成封閉加固圈。

所述步驟二，在隧道軸線左側安裝施工設備時，在隧道軸線右側同時安裝施工設備，待隧道軸線左側的第一個工位施工完成后，開始在隧道軸線右側的第一個工位按照步驟三至步驟七實現弧形鉆桿送進和回撤高壓噴射，完成右側環向加固底板的施工，在隧道底部形成一個由左側環向加固底板與右側環向加固底板形成的帷幕，然后左右不斷交替施工，最后形成一系列平行由左側環向加固底板、右側環向加固底板和水平旋噴超前支護組成的封閉加固圈，所述左側環向加固底板與右側環向加固底板相互搭接的分別形成中間搭接區；所述左側環向加固底板和水平旋噴超前支護相互搭接的分別形成左側搭接區；所述右側環向加固底板和水平旋噴超前支護相互搭接的分別形成右側搭接區。

所述左側搭接區和右側搭接區的頂面均位于施工臺階面下1.5米深處。

所述步驟三中，所述高壓水的壓強為25～30MPa。