新建洞室的初期支护方法技术

本发明专利技术涉及一种新建洞室的初期支护方法，特别是一种应用于围岩较差地质条件下支护工程领域新建洞室的初期支护方法。本发明专利技术提供一种可以超前及时约束围岩过大变形，降低洞室超挖量，预防脱空的安全风险，并可节省支护量，节约投资的新建洞室的初期支护方法，包括以下几个步骤：a、沿洞室开挖轮廓面钻设纵向钢筋孔；b、钢筋下料；c、塞入锚固剂；d、插入纵向钢筋；e、钢筋外露部分连接固定；f、洞室开挖；g、排危；h、初期喷砼支护；i、施工系统锚杆支护；j、安装环向钢筋；k、安装钢架；l、复喷砼。本申请的支护方法可约束洞室过大变形、降低洞室超挖量、节省钢架支护量、减小喷层厚度，减少初期支护时间、降低安全风险。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新建洞室的初期支护方法，特别是一种应用于围岩较差地质条件下支护工程领域新建洞室的初期支护方法。较差围岩是指Ⅲ级围岩、Ⅳ级围岩、Ⅵ级围岩。
技术介绍
现有新建交通隧道及其他地下洞室工程开挖后需要进行初期支护，尤其围岩较差地段需要采用钢架(格栅钢架或型钢钢架)支护。现有《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)衬砌结构设计对两车道隧道及三车道隧道复合式衬砌的设计参数进行了规定。但现有技术存在以下缺点：一、现有钢架不能适应洞室的开挖轮廓面由于地下工程的岩(土)体节理裂隙发育情况及其他工程地质条件都存在差异(各向异性)，加之施工方法的差异，洞室开挖后难免会出现不同部位和不同程度的超挖问题，因此，洞室的实际开挖轮廓线并非为纸上画的圆顺线，而是存在不同超挖的锯齿状轮廓。现有钢架在洞外根据设计尺寸制作好后运到洞内进行组装。在组装时，钢架不能适应超挖后的岩(土)面，不能满足钢架紧贴岩土面架设的要求，钢架只能安装在预设计的部位，从而在钢架与超挖岩(土)面之间形成大量的脱空问题。二、钢架背后脱空很难喷填密实现有技术要求严格控制超挖。超挖后，少量超挖采用同标号砼回填密实，大量超挖及塌方采取对应的处理方案。按照现有技术及规范要求，大量的超挖是得不到认可的，施工单位需要自己出钱来处理超挖脱空问题。另外，大量的超挖脱空处理是由工人在空气条件差且存在安全风险的洞内完成；管理人员必须在空气条件差的环境中监督施工。纵上述，由于各种原因致使钢架背后的脱空问题是普遍存在的。三、钢架背后脱空造成安全风险钢架是用来支护围岩的。钢架背后脱空后，脱空部分用什么支护呢？答案是，没有任何支护。大量事实证明，就是这些空腔使围岩出现应力集中、围岩松弛变形，围岩松散压力及松弛压力引起钢架支护变形，进而出现洞室变形、塌方等工程安全事故。四、现有支护参数没有完全约束洞室的超前变形现有技术采用的超前支护方式有超前大管棚、超前小导管、超前锚杆等。现有的超前支护只限于洞室拱部，没有考虑边墙部分的超前支护。五、现有钢筋网支护太弱，且是被动的支护，存在技术缺陷在洞室初期支护中，现有支护技术采用直径为6.5mm或8mm的钢筋网，现有钢筋太细，且是一种被动的支护技术，不是主动的支护技术。现有技术的钢筋网是洞室开挖后再进行铺设，也就是，等造成超挖事实后再进行支护。因此，现有支护技术是被动的，且支护较弱，存在技术缺陷。六、现有技术没有更好地保护围岩，且钢架支护量大，不经济等超挖后，形成过大松弛圈后，现场不得不采用增加钢架或加密钢架的形式来支护过量松弛以后的围岩。现有技术没有更好地保护围岩，是不经济的。七、现有技术钢架间距过密，超前支护方向不好控制现有超前支护角度一般为5°至10°。在围岩差的钢架支护地段，要求开挖后及时支护，支护紧跟开挖面。试问？支护后，在有限的空间内怎么能实现这个角度？实际施工的超前支护角度都大于要求的角度，这也是引起后续超挖问题的一个重要原因。八、现有技术喷砼太厚，且没有完全达到设计目的现有技术有钢架地段喷砼厚度一般为12cm至30cm。现场检查发现：洞室两侧部位超挖通常采用片石回填后再喷砼；洞室拱部采用石棉瓦或其他背景材铺设于钢架顶部作为外模，然后在外模与钢架之间喷砼。现场是按照设计量甚至更多的量进行了喷砼，浪费了大量的财力、物力和时间，最后的结果就是预埋了存在安全隐患的定时炸弹。以上问题也不能全愿施工者，现行设计规范及设计者也应该反思设计的合理性。九、现有技术还没有更好地解决介于采用钢架支护过强，不采用钢架支护则容易塌方的一些工程地质条件下的合理支护方式综上，现有技术中还没有一种可以及时约束围岩过大变形，没有彻底解决钢架喷砼后脱空的问题，没有一种更好地节省支护量，节约投资，并可以规避原有支护技术安全风险的新建洞室的初期支护方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种可以及时约束围岩过大变形，解决钢架喷砼后脱空问题，既节省支护量，又节约投资，并可以规避原有支护技术安全风险的新建洞室的初期支护方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的新建洞室的初期支护方法，包括以下几个步骤：a、在洞室开挖前，沿洞室开挖轮廓面且超前掌子面钻设纵向钢筋孔；b、在钢筋安装现场下料并制作成实际需要长度的钢筋；c、向钢筋孔内塞入3～5节湿润后的锚固剂；d、沿钻好的钢筋孔插入纵向钢筋；e、钢筋外露部分与系统锚杆端部，或钢架，或上环外漏钢筋绑扎或点焊连接固定；f、洞室开挖；g、排危；h、沿洞室开挖轮廓进行初期喷砼支护；i、施工系统锚杆支护；j、安装环向钢筋，将纵向钢筋1与环向钢筋2连接形成紧贴洞开挖轮廓的初喷砼面的钢筋网7；k、安装钢架；l、复喷砼至设计支护厚度；m、进入下一施工循环。下一施工循环或为开挖及后续施工(开挖后施工g～l项工序)；或为a～e项工序施工。进一步的是，所述钢筋采用直径为12mm～32mm的螺纹钢筋。进一步的是，所述环向钢筋与所述纵向钢筋之间采用绑扎或点焊连接。进一步的是，h步骤中及l步骤中喷砼标号不低于C20。进一步的是，a步骤中利用手风钻在所布置的纵向钢筋孔位置钻眼，钻研后清孔,钻孔长度根据实际工程地质情况、超前支护设计参数、单循环开挖进尺和开挖后围岩的稳定情况确定，其长度范围为1m至6m。进一步的是，其中纵向钢筋和环向钢筋的安装方法为：把制作好的纵向钢筋插入纵向钢筋孔，钢筋外露部分与已经开挖并进行了初期支护的钢筋、锚杆和钢架作为固定物体，或绑扎或点焊连接，纵向钢筋安装好后，紧贴已经安装的纵向钢筋或初期喷砼面铺设环向钢筋。若纵向钢筋外漏，则环向钢筋与纵向钢筋之间采用绑扎及点焊连接；若初期喷砼封闭了纵向钢筋，则沿洞室开挖面设单根长30～50cm，直径为12mm，环向及纵向间距为100cm的螺纹插筋作为环向钢筋的固定物，环向钢筋与插筋间采用绑扎或点焊连接固定。进一步的是，开挖后的钢筋之间必须采用绑扎或点焊连接，并与已经支护且外露的钢筋、原有的小角度超前支护末端、系统锚杆末端及钢架焊接连接。进一步的是，a步骤中利用手风钻在所布置的纵向钢筋孔位置钻眼，钻眼后清孔,钻孔长度根据实际工程地质情况、超前支护设计参数、单循环开挖进尺和开挖后围岩的稳定情况确定，其长度范围为1m至6m。进一步的是，初期喷砼的厚度为4cm。进一步的是，纵向钢筋的直径比环向钢筋大一个型号，形成钢筋网的网格间距范围为10cm至50cm。进一步的是，超前纵向钢筋采用锚固剂锚入岩体，锚固剂设置位置位于超前纵向钢筋孔底部；进一步的是，超前纵向钢筋的纵向搭接长度不小于100cm。本专利技术的有益效果是：本专利技术的支护方法采将钢筋直接运到作业面，根据现场实际需要切割，搬运，焊接。钢筋能根据实际开挖的轮廓面和实际需要进行现场下料(现场截断成实际需要长度的钢筋)，下料后的钢筋不但搬运、安装轻便，而且能紧贴岩面及时安装，及时支护，及时约束围岩过大变形。洞室开挖后，先对开挖岩土轮廓面初喷砼封闭，然后紧贴初喷砼面设钢筋网，然后复喷砼至设计厚度，不存在脱空的问题。通过超前支护和及时支护，减少了超挖量，最大程度地保护了围岩，降低了围岩的松动圈，优化节约了钢架支护量，并降低了喷层厚度，减少了支护时间，加快了施工进度，从多方面节约了工程投资。附图说明图1是本专利技术的洞室横断面示意图；图2是本专利技术的发洞本文档来自技高网...

【技术保护点】
新建洞室的初期支护方法，其特征在于：包括以下几个步骤：a、在洞室开挖前，沿洞室开挖轮廓面且超前掌子面钻设纵向钢筋(1)孔；b、在钢筋安装现场下料并制作成实际需要长度的钢筋；c、向钢筋孔内塞入3～5节湿润后的锚固剂；d、沿钻好的钢筋孔插入纵向钢筋；e、钢筋外露部分与系统锚杆端部，或钢架，或上环外露钢筋绑扎或点焊连接固定；f、洞室开挖；g、排危；h、沿洞室开挖轮廓进行初期喷砼支护；i、施工系统锚杆支护；j、安装环向钢筋，将纵向钢筋(1)与环向钢筋(2)连接形成紧贴洞室开挖轮廓的初喷砼面的钢筋网(7)；k、安装钢架；l、复喷砼至设计支护厚度；m、进入下一施工循环。

【技术特征摘要】
1.新建洞室的初期支护方法，其特征在于：包括以下几个步骤：a、在洞室开挖前，沿洞室开挖轮廓面且超前掌子面钻设纵向钢筋(1)孔；b、在钢筋安装现场下料并制作成实际需要长度的钢筋；c、向钢筋孔内塞入3～5节湿润后的锚固剂；d、沿钻好的钢筋孔插入纵向钢筋；e、钢筋外露部分与系统锚杆端部，或钢架，或上环外露钢筋绑扎或点焊连接固定；f、洞室开挖；g、排危；h、沿洞室开挖轮廓进行初期喷砼支护；i、施工系统锚杆支护；j、安装环向钢筋，将纵向钢筋(1)与环向钢筋(2)连接形成紧贴洞室开挖轮廓的初喷砼面的钢筋网(7)；k、安装钢架；l、复喷砼至设计支护厚度；m、进入下一施工循环。2.如权利要求1所述的新建洞室的初期支护方法，其特征在于：所述钢筋采用直径为12mm～32mm的螺纹钢筋。3.如权利要求1所述的新建洞室的初期支护方法，其特征在于：所述环向钢筋(2)与所述纵向钢筋(1)之间采用绑扎或点焊连接。4.如权利要求1所述的新建洞室的初期支护方法，其特征在于：h及i步骤中复喷砼标号不低于C20。5.如权利要求1所述的新建洞室的初期支护方法，其特征在于：a步骤中利用手风钻在所布置的纵向钢筋(1)孔位置钻眼，钻眼后清孔,钻孔长度根据实际工程地质情况、超前支护设计参数、单循环开挖进尺和开挖后围岩的稳定情况确定，其长度范围为1m至6m。6.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴学智，傅支黔，聂大丰，青华彬，
申请(专利权)人：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51