[發(fā)明專利]一種泥質(zhì)砂巖地層小凈距隧道變形抑制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110480754.1
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113074003B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發(fā)明（設計）人: 段鋒;朱建鋒;吳旭亮;白荷軍;姜子麒;薛曉宏;古剛;羅云輝
• 申請（專利權）人: 中鐵二十局集團第六工程有限公司
• 主分類號: E21D11/15
• 分類號: E21D11/15;E21D11/10;E21D20/02;E21F17/18
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務所 61213
• 代理人: 景麗娜

1.一種泥質(zhì)砂巖地層小凈距隧道變形抑制方法，利用初支結(jié)構(gòu)對小凈距隧道圍巖進行加固，所述初支結(jié)構(gòu)包括上支護鋼架(1)、下支護鋼架(16)、鋼筋網(wǎng)和噴射混凝土，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、變形監(jiān)測模塊的安裝及上支護鋼架拱腳處加固：在上支護鋼架(1)的拱腳(4)下方設置支撐所述上支護鋼架(1)的墊塊(5)；

同時在所述上支護鋼架(1)的上安裝用于進行圍巖監(jiān)控量測的變形監(jiān)測模塊(17)，所述變形監(jiān)測模塊(17)包括微控制器(19)以及均與所述微控制器(19)連接的位移傳感器(20)、收斂計(21)、聲光報警器(22)、存儲器(23)和通信模塊(24)，所述上支護鋼架(1)上均勻布設多個所述位移傳感器(20)和多個所述收斂計(21)，所述存儲器(23)中存儲有一級沉降閾值、二級沉降閾值、一級位移閾值和二級位移閾值，其中，一級沉降閾值大于二級沉降閾值，一級位移閾值大于二級位移閾值；

步驟二、初支結(jié)構(gòu)一次加固，過程如下：

步驟201、上支護鋼架縱向加固：在相鄰兩個所述上支護鋼架(1)之間設置用于連接相鄰兩個上支護鋼架(1)的連接件(3)，所述連接件(3)與所述上支護鋼架(1)的腹板固定連接；

步驟202、鎖腳錨管定型加固：

步驟2021、在上支護鋼架(1)兩側(cè)安裝鎖腳錨管(6)；其中，鎖腳錨管(6)安裝過程中通過定位卡具(7)對所述鎖腳錨管(6)夾持定位；

步驟2022、所述上支護鋼架(1)兩側(cè)分別安裝L型卡件(8)；其中，U型卡件(9)的兩端穿過所述上支護鋼架(1)的腹板將所述鎖腳錨管(6)與所述L型卡件(8)均固定在所述上支護鋼架(1)上，所述L型卡件(8)的一個卡邊與所述鎖腳錨管(6)平行且接觸，所述L型卡件(8)的另一個卡邊卡接所述上支護鋼架(1)的內(nèi)翼板上；

步驟三、中夾巖加固：

在上支護鋼架(1)圓周設置超前小導管(10)對隧道圍巖進行加固作業(yè)，在所述上支護鋼架(1)側(cè)邊設置注漿錨桿(11)對隧道中夾巖進行注漿加固作業(yè)；

步驟四、判斷初支結(jié)構(gòu)是否進行二次加固：利用位移傳感器(20)和收斂計(21)采集數(shù)據(jù)，當位移傳感器(20)采集的數(shù)據(jù)累計未超過二級沉降閾值和收斂計(21)采集的數(shù)據(jù)累計未超過二級位移閾值時，停止執(zhí)行步驟五；當位移傳感器(20)采集的數(shù)據(jù)累計超過二級沉降閾值或收斂計(21)采集的數(shù)據(jù)累計超過二級位移閾值時，對應的聲光報警器(22)提示，執(zhí)行步驟五，其中，所述上支護鋼架(1)的變形監(jiān)測結(jié)果超過二級沉降閾值或二級位移閾值的上支護鋼架(1)為二次加強支護鋼架；

步驟五、初支結(jié)構(gòu)二次加固：采用臨時橫撐(12)對所述二次加強支護鋼架進行加固，過程如下：

步驟501、鑿除所述二次加強支護鋼架上拱腳(4)處的混凝土至二次加強支護鋼架外露，且該鑿除面積與所述臨時橫撐(12)的安裝面積相適應；

步驟502、安裝臨時橫撐：將所述臨時橫撐(12)的兩端分別與所述二次加強支護鋼架的兩個拱腳(4)固定連接，形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)；

步驟六、判斷初支結(jié)構(gòu)是否進行三次加固：利用位移傳感器(20)和收斂計(21)采集數(shù)據(jù)，當位移傳感器(20)采集的數(shù)據(jù)累計未超過一級沉降閾值和收斂計(21)采集的數(shù)據(jù)累計未超過一級位移閾值時，停止執(zhí)行步驟七；當位移傳感器(20)采集的數(shù)據(jù)累計超過一級沉降閾值或收斂計(21)采集的數(shù)據(jù)累計超過一級位移閾值時，對應的聲光報警器(22)提示，執(zhí)行步驟七，其中，所述上支護鋼架(1)的變形監(jiān)測結(jié)果超過一級沉降閾值或一級位移閾值的上支護鋼架(1)為三次加強支護鋼架；

步驟七、初支結(jié)構(gòu)三次加固：采用臨時斜撐(13)對所述三次加強支護鋼架進行加固，過程如下：

步驟701、鑿除所述三次加強支護鋼架上拱腳(4)上方的混凝土至三次加強支護鋼架外露，此鑿除位置高于所述臨時橫撐(12)與所述三次加強支護鋼架的連接位置，且該鑿除面積與所述臨時斜撐(13)的安裝面積相適應；

步驟702、安裝臨時斜撐：所述臨時斜撐(13)的第一端與所述三次加強支護鋼架固定連接，所述臨時斜撐(13)的第二端與所述臨時橫撐(12)固定連接，所述臨時斜撐(13)、所述三次加強支護鋼架和所述臨時橫撐(12)形成三角支撐結(jié)構(gòu)；

步驟703、澆筑混凝土，使所述臨時橫撐(12)與混凝土形成臨時仰拱結(jié)構(gòu)，混凝土厚度滿足混凝土澆筑完成面與所述臨時橫撐(12)的上表面持平；

在步驟201中，上支護鋼架(1)包括多個上支護鋼架段(1-1)，相鄰的兩個上支護鋼架段(1-1)通過連接板(2)連接，用于連接相鄰兩個上支護鋼架(1)的連接件(3)對稱布設在所述連接板(2)的兩側(cè)；

在步驟202中，所述鎖腳錨管(6)的第一端伸進拱腳(4)斜下方的圍巖內(nèi)，所述鎖腳錨管(6)的第二端固定在上支護鋼架(1)的前后兩側(cè)，并與所述上支護鋼架(1)固定連接；

所述U型卡件(9)與所述上支護鋼架(1)的腹板焊接，所述L型卡件(8)和所述U型卡件(9)的數(shù)量與所述鎖腳錨管(6)的數(shù)量相等且一一對應，且所述U型卡件(9)的內(nèi)徑等于所述L型卡件(8)和所述鎖腳錨管(6)的外徑之和；

所述微控制器(19)通過通信模塊(24)與主機(18)連接；

二級變形預測包括拱頂下沉量連續(xù)三天超過單日沉降閾值或上支護鋼架的水平位移量連續(xù)三天超過單日位移閾值，一級變形預測包括施做臨時橫撐(12)后拱頂下沉量仍連續(xù)三天超過單日沉降閾值、或施做臨時橫撐(12)后上支護鋼架的水平位移量連續(xù)三天超過單日位移閾值、或初支結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫；當達到所述二級變形預測時，也執(zhí)行步驟五，當達到所述一級變形預測時，也執(zhí)行步驟七；

圍巖監(jiān)控量測從隧道開挖持續(xù)到仰拱封閉后，設置洞內(nèi)圍巖變形觀測點時，沿洞內(nèi)圍巖縱向上設定多個觀測斷面，每個觀測斷面之間相距5m，每個觀測斷面上均勻布設5個觀測點，每個觀測點均安裝有位移傳感器(20)和收斂計(21)，隧道施工過程中，前15天每天量測1～2次，第16天及之后每天量測一次，通過設置二級變形預測和一級變形預測，便于技術員在初支結(jié)構(gòu)破壞前就進行步驟五或步驟七，起到提前預防的作用；

通過在上支護鋼架(1)兩側(cè)設置與鎖腳錨管(6)相適應的L型卡件(8)，避免了直接利用U型卡件(9)固定鎖腳錨管(6)時，鎖腳錨管(6)因U型卡件(9)和上支護鋼架(1)翼板對鎖腳錨管(6)的集中應力過大而變形，加強了鎖腳錨管(6)在上支護鋼架(1)處的剛度。