公路软岩隧道双层拱架支护施工方法技术

本发明专利技术公开了一种公路软岩隧道双层拱架支护施工方法，包括以下步骤：⑴、施工准备：包括分别制作内层钢拱架和外层钢拱架，两层钢拱架紧贴密实并焊接；⑵、超前导管施作：依次包括钻孔、送管、密封和注浆；⑶、洞身开挖：采用三台阶七步开挖法或三台阶七步开挖法施工开挖；⑷、钢拱架的安装：外层钢拱架与步骤⑶挖好的洞内壁紧贴；⑸、安装锁脚钢管、钢筋网片和纵向连接筋；⑹、喷射混凝土。公路软岩隧道初期支护采用双层钢拱架，在处在持续高地应力和软岩大变形特性围岩的隧道中，采用内外层拱架连续安装的技术，两层钢拱架连续安装并连接在一起，形成强力的初期支护钢骨架，以有效抵抗围岩压力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及隧道施工
，尤其是一种公路软岩隧道双层拱架支护施工方 法。
技术介绍
随着山区高速公路的快速发展，软岩隧道越来越多地出现在公路建设中。软岩隧 道的围岩主要表现为裂隙及节理发育、产状紊乱、褶皱明显、岩体破碎且软弱、强度低、稳定 性极差，有些软岩还伴有高地应力，具有流变特性，隧道在开挖后应力重新分布完成时间较 长，且应力分布不均匀。由于软岩的上述特性，若隧道初期支护薄弱，会造成初支钢拱架扭 曲变形、喷射混凝土开裂掉块、初支侵限等问题，严重影响隧道的施工质量和安全，延误施 工工期。 针对软岩隧道初期支护易发生病害的问题，传统的解决方法是做好钢花管注浆加 固围岩，抑制围岩松动圈变形，同时减小钢拱架间距或提高钢拱架型号、增加喷射混凝土厚 度。但按照上述方案施工后，部分围岩极差的隧道仍然出现初衬裂缝、掉皮、钢拱架扭曲变 形等现象。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提出一种，操 作简便，能有效避免了公路软岩隧道因初期支护不到位而造成的一系列病害问题。 为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种公路软岩隧道双层拱架 支护施工方法，包括以下步骤： ⑴、施工准备：包括分别制作内层钢拱架和外层钢拱架，两层钢拱架紧贴密实并焊接； ⑵、超前导管施作：依次包括钻孔、送管、密封和注浆； ⑶、洞身开挖：采用三台阶七步开挖法或三台阶七步开挖法施工开挖； ⑷、钢拱架的安装：外层钢拱架与步骤(3)挖好的洞内壁紧贴； (5) 、安装锁脚钢管、钢筋网片和纵向连接筋； (6) 、喷射混凝土。 进一步地，内层钢拱架和外层钢拱架的曲率半径和分段长度均不同。 进一步地，步骤⑶洞身开挖过程中，出现超挖时， ① 、小于50cm的，采用同标号喷射混凝土回填； ② 、大于50cm或者出现小型塌腔的，对围岩进行速喷处理，喷射厚度宜控制在5cm~ l〇cm，安装钢拱架、网片及纵向连接筋，喷射混凝土，形成初期支护承载壳体，用方木垛对初 期支护壳体支护，塌腔回填至回填混凝土定型。 进一步地，内层钢拱架和外层钢拱架的焊接处环向间距不大于50cm，焊缝长度不 小于10cm〇 进一步地，内层钢拱架的拱脚处要高于外层钢拱架的拱脚处30cm。 进一步地，三台阶七步开挖法的每个台阶的长度为3~6m，仰拱与掌子面间的距离 在25m以内。 与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：公路软岩隧道初期支护采用双层钢拱架， 在处在持续高地应力和软岩大变形特性围岩的隧道中，采用内外层拱架连续安装的技术， 两层钢拱架连续安装并连接在一起，形成强力的初期支护钢骨架，以有效抵抗围岩压力。隧 道掘进开挖完成后，立即施做系统锚杆并注浆、安装钢筋网，然后安装外层钢拱架，完成后 连续安装里层钢拱架，并将双层钢拱架靠紧密贴，通过焊接手段连接牢固，施做锁脚锚杆、 安装纵向连接钢筋后，一次性喷射混凝土完成初期支护。【附图说明】 图1为本专利技术的流程示意图。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应 对本专利技术的保护范围有任何的限制作用。 如图1所示的一种，包括以下步骤： 1、施工准备 1)钢拱架集中加工场地要充分考虑型钢进场的通道及吊车、装载机和装卸车辆的工作 区域，设置加工、存放区域，合理规划布置。2)根据设计的双层钢拱架的型号调配型钢，进场后逐批进行试验检测，确定材料 质量符合国家标准后，方可使用。不合格材料全部清场或退货。3)技术准备 ① 组织技术人员学习图纸，掌握设计意图； ② 收集现场开挖轮廓、开挖高度、预留沉降量等数据。 2、钢拱架的加工制作 1)拱架加工前，先根据预留沉降量、安装顺序、接缝部位等指标设计分段拱架尺寸，并 用CAD技术进行模拟验证。为避免拱架连接处的产生应力集中，双层拱架的接缝断面必须 错开。2)双层钢拱架支护施工中内外层拱架的曲率半径和分段长度均不同，规格型号也 不尽相同，因此必须分批加工，分类存放，并做好标识，以免发生混淆。3)按照设计的拱架弧度和长度在液压冷弯机上设置弯曲胎模。胎模可由2cm厚钢 板加工制作，焊接在冷弯机的弯曲平台上。型钢冷弯时，用冷弯机的千斤顶缓缓推进型钢， 每推进5cm测量一下型钢水平度等指标，直至达到所要求的设计弧度。 4)拱架连接端设置连接板，位于里外层拱架相邻面的连接板一侧应与拱架的翼板 相对齐，以保证双层拱架在安装时能够密贴。其次，拱架连接处是拱架结构的薄弱部位，要 保证型钢与连接板的焊接质量，不得出现砂眼、夹渣、焊缝不饱满等质量问题。 5)设置专门的拱架检测模型，拱架加工完成后在检测模型上试拼，合格后方可进 行分类存放。拱架的加工速度以满足现场施工需要为准，以免因围岩变化，预留沉降量等指 标变化而造成材料浪费。 3、超前导管施作 1)钻孔 采用普通TY28风枪〇 50钻头钻孔，孔深大于设计值10cm。达到设计深度后，立即拔出 钻杆并进行送管工序。 2)送管 由于钻孔后软岩孔壁会有小量回缩，可采用风枪将小导管顶入。小导管尾部应焊接加 劲箍防止风枪送管时将小导管尾部打裂，影响小导管尾部与注浆阀外接丝头的焊接。 3)密封 先用麻絮封堵小导管与围岩间的空隙，再用砂浆封堵。待强度达到要求后焊接外丝接 头并安装球阀，准备注浆。 4)注浆 浆液严格按照设计配合比制作，注浆压力满足设计要求。 4、洞身开挖 公路软岩隧道一般采用三台阶七步开挖法或短台阶法施工。在开挖前要做好超前地质 预报，根据对开挖面前方地质情况的预测，选择合适的开挖方法和分部台阶长度。 1)三台阶七步开挖 三台阶七步开挖法采用三层短台阶，分步平行开挖，每个台阶的长度控制在3~6m，仰 拱与掌子面间的距离严格控制在25m以内。上台阶开挖时预留核心土，开挖长度不宜大于 2. 0m ;中台阶与下台阶每次开挖长度不宜大于3m，且左右侧前后相互错开至少3m。开挖时 应优先选用机械开挖，开挖机械为铣挖机或液压破碎锤，遇有坚硬的孤石时，可采用弱爆破 松动后，再用机械开挖。拱架落底处预留20cm人工开挖，严禁超挖造成拱架悬空。 2)超挖处理 由于软岩围岩整体性差，自稳能力低，围岩变形过大，易出现失稳坍塌，开挖轮廓外岩 体难以形成稳定的承载拱，即使采用机械开挖也会出现超挖或者小型塌方，尤其是围岩节 理为水平状时。对于超挖小于50cm的可采用同标号喷射混凝土回填，大于50cm或者出现 小型塌腔的按照以下工序流程处理： ①设置警戒线，将人员及设备撤至安全处，并严格执行进出洞人员登记制度。②安排专人对塌腔处的围岩及附近的初支认真观察，待围岩基本稳定后(一般表 现为塌腔处的围岩不再掉落碎渣30分钟)，对围岩进行速喷处理。 ③采用C25喷射混凝土对塌腔处所有外露围岩速喷，速喷时如果塌腔过大或者危 险性较高时，可将喷锚机的枪头固定在挖掘机的挖斗上，操纵挖掘机实施移动喷射，避免人 员直接作业的安全隐患，喷射厚度宜控制在5cm~10cm。④待速喷的混凝土形成一定强度后，按照设计图纸安装钢拱架、网片及纵向连接 筋，喷射混凝土，形成初期支护承载壳体。初期支护必须封闭至掌子面，为回填塌腔做好准 备。⑤临时支护，可采用方木垛对初期支护壳体支护，准备塌腔回填。⑥待初期支护承载壳体形成一定强度及临时支护完成后，对塌腔进行回填。⑦上述工序完成并待本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种公路软岩隧道双层拱架支护施工方法，包括以下步骤：⑴、施工准备：包括分别制作内层钢拱架和外层钢拱架，两层钢拱架紧贴密实并焊接；⑵、超前导管施作：依次包括钻孔、送管、密封和注浆；⑶、洞身开挖：采用三台阶七步开挖法或三台阶七步开挖法施工开挖；⑷、钢拱架的安装：外层钢拱架与步骤⑶挖好的洞内壁紧贴；⑸、安装锁脚钢管、钢筋网片和纵向连接筋；⑹、喷射混凝土。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：祁建福，高新民，李建刚，杜晓伟，乔叶伟，
申请(专利权)人：甘肃路桥建设集团有限公司，甘肃五环公路工程有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃;62