[發明專利]一種連拱隧道洞身無室大管棚支護施工方法

有效

• 申請號: 201410537712.7
• 申請日: 2014-10-13
• 公開（公告）號: CN104389618A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 張萬斌;李海軍;曹林衛;王明年;劉大剛;付剛;于茂春;朱小兵;李鴻;王志勇;姜波
• 申請（專利權）人: 中鐵二院重慶勘察設計研究院有限責任公司
• 主分類號: E21D9/10
• 分類號: E21D9/10;E21D11/00;E21D11/10
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 方洪

技術領域

本發明屬于隧道施工技術領域，具體地說，特別涉及一種連拱隧道洞身無室大管棚支護施工方法。

背景技術

為了在較大范圍內控制圍巖的松弛，需要采用特殊的加固地層方法，這種方法是先在掌子面前方的圍巖中進行加固施工，而后在其范圍內進行開挖作業，這種施工方法被稱作超前支護。

管棚支護是地下工程施工中通過淺埋、軟弱破碎巖體、塌方段等不良地質層時的一種超前支護手段。管棚支護是沿開挖幅圓線外鉆設與隧道軸線有一定外插角的孔。而后插入不同直徑的鋼管，利用鋼管作為縱向支撐，鋼拱架作為橫向環形支撐，并向管內注漿，固結管周邊的圍巖，形成在預定范圍內的棚架支護體系。其特點是可改善松散破碎巖層的物理力學性質，在擬開挖段上方形成具有較強承載能力的整體排架式加固拱圈，剛度較大，能阻止和限制圍巖變形，并能提前承受早期圍巖壓力，起到超前支護的作用。

但是，管棚施工需要擴大作業空間，一般只在洞口或處理塌方時采用。常規超前大管棚施工存在以下幾個方面的缺點：

1、開挖斷面增大，且開挖斷面反復變化，很容易引起應力集中，使施工風險等級提高，對安全施工不利。

2、開挖土方量增加，初期支護量增大，增加工程成本。

3、對于多循環連續大管棚施工地段，每循環都要開挖管棚工作間，施工難度較大，影響工效。

4、隧道開挖完成后進行二襯施工時，不僅增加混凝土用量，也對二襯模板臺車帶來影響。

而連拱隧道洞身大管棚超前支護還存在以下問題：

1、管棚工作室擴挖會占用連拱隧道中墻結構空間，若保持中墻結構厚度不變，會引起線路加寬，導致線路不順直，結構異型、施工難度增加、工程量和投資增加等。若保持線路順直不變，則擴挖會侵占中墻結構厚度，帶來結構安全、結構異型、臨時加固支撐工程增加等問題。

2、管棚工作室擴挖會引起占用相鄰洞空間，帶來結構設計復雜、施工步序轉換困難，施工效率低下等問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種無需擴挖工作室的連拱隧道洞身無室大管棚支護施工方法。

本發明的技術方案如下：一種連拱隧道洞身無室大管棚支護施工方法，其特征在于包括以下步驟：

1)在隧道(1)的掌子面P處施作永臨結合的復合式導向墻并安裝導向管(4)；所述復合式導向墻包括噴射砼層(2)和澆筑砼層(3)，澆筑砼層(3)位于噴射砼層(2)的內側，所述導向管(4)在噴射砼層(2)與澆筑砼層(3)之間沿隧道頂部拱弧輪廓分布；

2)以導向管(4)為引導，通過鉆機沿隧道(1)的縱向鉆孔，并使所設置的鉆孔(7)與對應的導向管(4)在一條直線上；

3)將大管棚(8)通過導向管(4)推入鉆孔(7)內安裝，大管棚(8)安裝到位后與導向管(4)之間形成廢棄鉆孔段(9)，然后通過導向管(4)將鋼筋籠推入大管棚內安裝；

4)將復合式導向墻的澆筑砼層(3)破除；

5)按設計進尺開挖廢棄鉆孔段(9)所對應的巖土體并施作支護；

6)通過大管棚進行注漿；

7)保證設計搭接長度，施工大管棚支護段；

8)重復步驟1)-7)，直至施工完成。

本發明采用連拱隧道無室管棚技術，避免了開挖管棚工作間，直接利用隧道設計開挖空間進行超前大管棚超前支護施工，大大減少了施工開挖、混凝土回填、鋼架數量，節約了工程成本，具有可觀的經濟效益。隧道開挖尺寸一致，避免了斷面頻繁轉變造成隧道應力集中導致破壞。

本發明采用雙洞分離、永臨結合的復合式導向墻。采用臨時拱墻鋼架施作套拱并按設計外插角固定臨時導向墻中的導向管，作為大管棚鉆孔的起始位置，控制鉆孔方向；導向墻雙洞分離，兩洞可獨立施作大管棚超前支護，可避免兩洞臨時導向墻和超前支護施工干擾。

作為優選，在所述噴射砼層(2)內設置有初期支護鋼架(5)，該初期支護鋼架(5)為框架結構，由相互平行的工字鋼和連接在兩相鄰工字鋼之間的鋼筋構成。

作為優選，在所述澆筑砼層(3)內設置有臨時鋼架(6)，該臨時鋼架(6)為框架結構，由相互平行的工字鋼和連接在兩相鄰工字鋼之間的鋼筋構成。

本發明的有益效果是：

1)避免了連拱隧道多循環反復擴挖管棚工作間，直接利用隧道設計開挖空間施作臨時鋼拱架、導向墻，并利用導向孔控制外插角進行超前大管棚支護施工，這樣降低了施工風險，減小了擴挖土方量、初支二襯混凝土用量和鋼拱架數量，節約了工程成本，具有可觀的經濟效益。