一种隧道穿越破碎带棚护结构与支护方法技术

本发明专利技术公开了一种隧道穿越破碎带棚护结构与支护方法，属于土木工程施工技术领域。该结构包括棚护结构工作室(1)，导向墙(2)，操作平台(3)，定向钻孔系统(4)，棚护结构钢管(5)，型钢拱架(6)和定向注浆系统(7)；定向钻孔技术可以实时监测钻杆钻进情况，根据钻进情况调节钻头钻进方向，从而达到精确定向的目的。定向注浆技术能够实时监测被加固土层与注浆管间的层间压力以及注浆管内压力，达到实时监测的目的，并且能够确保注浆效果，而不会发生过度注浆或达不到预期效果的现象。在施工时，严格控制施工场地的环境污染，噪音污染，为绿色施工提供保障。

Protective structure and supporting method for tunnel passing through fractured zone shed

The invention discloses a shed protection structure and a support method for a tunnel passing through a broken zone, belonging to the technical field of civil engineering construction. The structure includes a shed protection studio (1), a guide wall (2), an operation platform (3), a directional drilling system (4), a steel pipe (5), a section steel arch frame (6) and a directional grouting system (7); directional drilling technology can monitor drilling pipe in real time, adjust drilling direction according to drilling conditions, so as to achieve the goal of accurate orientation. Yes. Directional grouting technology can real-time monitor the interlayer pressure between the reinforced soil layer and grouting pipe and the pressure in grouting pipe to achieve the purpose of real-time monitoring, and can ensure the grouting effect, without excessive grouting or failing to achieve the desired results. During construction, environmental pollution and noise pollution of construction sites should be strictly controlled to provide guarantee for green construction.

【技术实现步骤摘要】
一种隧道穿越破碎带棚护结构与支护方法
本专利技术是一种隧道穿越破碎带棚护结构与支护方法，涉及土木工程施工

技术介绍
当隧道穿越破碎带或内有堆积物的大空洞时，由于围岩的复杂性和不稳定性，可能会造成隧道坍塌，严重威胁工程的安全。为避免事故的发生一般采用大管棚超前预支护方法施工，大管棚施工能有效抑制围岩松动和垮塌，然而在穿越破碎带时，现有大管棚技术存在如下问题：(1)由于穿越破碎带地层时，碎石土成分复杂，伴有大量泥砂，部分含水量较大、粘性强，钻进过程容易出现抱钻现象、塌孔和卡钻现象以及跑钻现象等，严重地影响到施工质量和安全。(2)在管棚钢管注浆时，由于围岩性质复杂多样，导致注浆后浆液不能均匀的在管棚周围凝固形成稳定的保护层，进而降低了大管棚的稳定性。
技术实现思路
本专利技术提供一种新型棚护结构与支护方法，可有效的解决上述钢管钻进和注浆问题，安全的穿越破碎带。本专利技术采用的技术方案为一种隧道穿越破碎带棚护结构，该结构包括棚护结构工作室(1)，导向墙(2)，操作平台(3)，定向钻孔系统(4)，棚护结构钢管(5)，型钢拱架(6)和定向注浆系统(7)；导向墙(2)是沿隧道方向设置的拱墙，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道穿越破碎带棚护结构，其特征在于：该结构包括棚护结构工作室(1)，导向墙(2)，操作平台(3)，定向钻孔系统(4)，棚护结构钢管(5)，型钢拱架(6)和定向注浆系统(7)；导向墙(2)是沿隧道方向设置的拱墙，棚护结构工作室(1)安装在导向墙(2)上，操作平台(3)设置在导向墙(2)上；棚护结构钢管(5)设置在棚护结构工作室(1)的顶部，型钢拱架(6)设置在棚护结构钢管(5)的底部，定向钻孔系统(4)设置在操作平台(3)上，定向注浆系统(7)设置在棚护结构钢管(5)的安装孔处；型钢拱架(6)之间设有纵向连接钢筋(11)；定向钻孔系统(4)包括导向板(4.1)、水眼(4.2)、方向传感器...

【技术特征摘要】
1.一种隧道穿越破碎带棚护结构，其特征在于：该结构包括棚护结构工作室(1)，导向墙(2)，操作平台(3)，定向钻孔系统(4)，棚护结构钢管(5)，型钢拱架(6)和定向注浆系统(7)；导向墙(2)是沿隧道方向设置的拱墙，棚护结构工作室(1)安装在导向墙(2)上，操作平台(3)设置在导向墙(2)上；棚护结构钢管(5)设置在棚护结构工作室(1)的顶部，型钢拱架(6)设置在棚护结构钢管(5)的底部，定向钻孔系统(4)设置在操作平台(3)上，定向注浆系统(7)设置在棚护结构钢管(5)的安装孔处；型钢拱架(6)之间设有纵向连接钢筋(11)；定向钻孔系统(4)包括导向板(4.1)、水眼(4.2)、方向传感器(4.3)、无线探测器(4.4)；方向传感器(4.3)设置在导向板(4.1)的前端凹槽中，无线探测器(4.4)也设置在前端凹槽中，水眼(4.2)设置在导向板(4.1)内部；定向注浆系统(7)包括浆液定向喷射系统和监控监测系统；浆液定向喷射系统包括钻具及注浆口(7.1.1)、高压注浆管(7.1.2)和注浆喷嘴(7.1.3)；监控监测系统，包括计算机终端(7.2.2)、数据传输线(7.2.1)、钻具接头(7.2.3)、探测杆(7.2.4)，探测端头(7.2.5)以及压力传感器(7.2.6)；计算机终端(7.2.2)通过数据传输线(7.2.1)与压力传感器(7.2.6)连接，压力传感器(7.2.6)布设在高压注浆管(7.1.2)上，钻具及注浆口(7.1.1)设置在钻孔的中心处，钻具及注浆口(7.1.1)与高压注浆管(7.1.2)连接，注浆喷嘴(7.1.3)设置在高压注浆管(7.1.2)上；钻具接头(7.2.3)、探测杆(7.2.4)和探测端头(7.2.5)顺次连接组成探测结构，探测结构与高压注浆管(7.1.2)竖直平行布置保证注浆定向，钻具接头(7.2.3)与钻具及注浆口(7.1.1)的位置相对应。2.根据权利要求1所述的一种隧道穿越破碎带棚护结构，其特征在于：高压注浆管(7.1.2)为玻璃钢管。3.一种隧道穿越破碎带棚护结构的支护方法，其特征在于：(1)导向墙施工：(a)根据隧道轴线及开挖轮廓线，安装两榀导向墙内部的型钢拱架，型钢拱架间距60cm，并与导向墙焊接牢固；(b)用全站仪定位，安装棚护结构的导向管和导向钢架，导向管为Ф140mm壁厚5mm的钢管，用坡尺检查导向管坡度，按照1～3°的外插角精确定位，并用连接钢筋将导向管和导向钢架与型钢拱架牢固焊接为一整体；(c)经检测导向管和导向钢架满足精度要求后，安装内模拱架，内模拱架用两榀型钢制作而成，支撑稳固后，于模架外侧安设外侧模板；(d)浇筑导向墙，导向墙采用C25混凝土，截面尺寸2.0m×(1+3)m；(e)导向墙浇筑完成后，喷射15cm厚C25砼封闭周围仰坡面，作为注浆时的止浆墙；(f)待混凝土强度满足后拆除模板；(2)施工平台定位与钻孔：(a)钻机平台用Ф48mm的钢管脚手架搭设，搭设平台一次性搭好，钻孔由1～2台钻机由高孔位向低孔位进行；施工平台要支撑于稳固地基上，脚手架连接要牢固、稳定，防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移而影响钻孔质量；(b)钻机定位时钻机要求与已设定好的孔口管方向平行，精确核定钻机位置；用全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合；(c)为了便于安装钢管，钻头直径采用Φ108mm与钢管尺寸相同；钻孔前，精确测定孔的平面位置、倾角、外插角，并对每个孔进行编号；根据孔口管的倾角和方向，利用钻杆的延伸和吊锤准确确定钻孔的方向，即可固定钻机；钻孔仰角的确定应视钻孔深度及钻杆强度而定，一般控制1°～3°；利用钻机的变角度油缸，参照导向管的倾角确定钻机的倾角，确保钻杆线与开孔角度一致，以达到钻进的导向作用；钻机开孔时钻速不易过快，钻深20㎝后转入正常钻速；第一节钻杆钻入岩层尾部剩余20～30㎝时钻进停止，用管钳人工卡紧钻杆，钻机低速反转，脱开钻杆，钻机沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕嘉，孙西濛，马瑞，邓博，王利伟，张涛，贾惠文，李晓罡，郝刚，邓洪亮，
申请(专利权)人：北京市政路桥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11