上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法技术

本发明专利技术提供一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，包括顶进出洞口的支护和工作面的支护。在进出洞口施工时，采用格栅拱架对顶管施工进出洞口进行加固。在工作面的施工时，根据工作面径向截面内上部土层边界与顶管圆心连线的夹角α确定支护方法，当α＜120°时，采用超前管棚法对顶管施工部位进行支护加固；当α≥120°时，首先采用管棚支护，进行施工面上部土层的掘进，其次在掘进的土层内壁打入注浆锚杆，然后安装格栅拱架，最后对外露面进行喷锚加固，下部岩石层掘进，顶管工具管及时跟进。本发明专利技术提供的支护方法对拱顶软弱土层支护可靠，成本较低，对复杂断面地质条件下顶管施工的支护具有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法
本专利技术属于建筑施工
，具体涉及一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法。
技术介绍
顶管施工是一种不开挖或者少开挖的管道设施施工技术。顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法，它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。随着城市化进程的进一步加快，我国的地下管线的需求量也在逐年增加。加之人们对环境保护意识的增强，顶管技术在我国地下管线的施工中起到越来越重要的作用。在不均匀地质岩土复合断面顶管施工过程中，经常会遇到掘进面岩石强度较高，拱顶上部为软弱土层的复杂地质情况，在这种地质条件下由于岩石强度过高采用机械顶管无法进行施工，只能采用人工掘进配合顶管的方式施工，但在人工掘进配合顶管的掌子面掘进过程中由于拱顶上部为软弱土层加之人工顶管施工进度较慢，在施工过程中发生拱顶上部土层松弛、坍塌，从而造成安全事故，安全风险高，给顶管工程施工人员的人身安全构成了严重威胁；坍塌还容易造成地表沉降，严重影响施工质量；并且随着坍塌的发生，土石方工程量增加，工程施工成本进一步增加，大大延长了施工周期。因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法以至少解决目前上土下岩复合断面地层的顶管施工顶部土层松弛易坍塌造成的安全风险高、地表沉降、施工质量差、施工周期延长等问题。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，包括如下：S1，顶管施工进出洞口的支护，采用格栅拱架对顶管施工进出洞口进行加固；S2，测量顶管施工工作面径向截面内上部土层边界与顶管圆心连线的夹角α；S3，根据步骤S2中测量的α大小，确定顶管施工工作面的支护方法，具体如下：S3a，当α＜120°时，采用超前管棚法对顶管施工工作面进行支护加固；S3b，当α≥120°时，采用格栅拱架复合支护方法对顶管施工工作面进行支护加固：S3b1，采用超前管棚法对顶管施工工作面的上部土层进行支护加固；S3b2，进行工作面上部土层的掘进；S3b3，锚杆施工步骤，对步骤S3b2中掘进的工作面进行锚杆施工；S3b4，安装格栅拱架步骤，对步骤S3b3中锚杆施工的土层区域安装格栅拱架；S3b5，对步骤S3b4中安装有格栅拱架的区域进行喷锚处理；S3b6，对步骤S3b5中喷锚处理的区域进行下部岩石的掘进；S3b7，对步骤S3b6中掘进的区域及时顶管跟进。如上所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，优选，所述步骤S1具体包括如下步骤：S11，超前管棚施工步骤，沿顶管施工洞口的进深方向，向待施工洞口的外轮廓周向的土层打入小导管，形成管棚超前支护；S12，洞口掘进步骤，对步骤S11中形成超前支护的区域进行洞口掘进；S13，锚杆施工步骤，对步骤S12中掘进的洞口内壁进行锚杆施工；S14，格栅拱架施工步骤，在步骤S13中锚杆施工区域的洞口内壁安装格栅拱架，以实现对洞口内壁周围土层的支护；S15，喷锚施工步骤；对步骤S14中进行安装格栅拱架的洞口内壁表面进行喷锚施工；优选地，所述锚杆为带排气装置的中空的注浆锚杆。如上所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，优选，所述步骤S3a中：判断施工部位土层是否均匀，若判断施工部位土层均匀，则沿顶管施工的掘进方向，向顶管施工的径向截面外轮廓的周向的土层内打入小导管，然后进行工作面的掘进；若判断施工部位土层疏松不均匀，则沿顶管施工的掘进方向，向顶管施工的径向截面外轮廓的周向的土层内打入注浆导管并进行注浆，待浆液凝固后再进行工作面的掘进。如上所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，优选，所述步骤S11中，将小导管以3-5°的外插角打入待施工的土层中，所述小导管的环向间距为15cm，所述小导管的打入深度为3m；优选地，所述小导管采用Φ42*4mm规格的无缝钢管，所述小导管的长度为3m。如上所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，优选，所述步骤S14中，格栅拱架沿着所述洞口内周向安装，所述格栅拱架的断面尺寸为150mm*150mm；优选地，所述格栅拱架的主筋采用Φ22mm的螺纹钢；再优选地，沿洞口进深方向，相邻两组所述格栅拱架之间的间隔不大于0.5m。如上所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，优选，所述步骤S13具体包括如下步骤：S131，对步骤S12中掘进的洞口内壁进行孔位标记，并进行钻孔；S132，对步骤S131中钻好的孔中安装注浆锚杆；S133，对步骤S132中安装好的注浆锚杆进行注浆；优选地，所述步骤S131中采用YT-28凿岩机进行钻孔。如上所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，优选，所述步骤S3b1中：判断施工部位土层是否均匀，若判断施工部位土层均匀，则沿顶管施工的掘进方向，向顶管施工的径向截面外轮廓的周向的土层内打入小导管，然后进行工作面的掘进；若判断施工部位土层疏松不均匀，则沿顶管施工的掘进方向，向顶管施工的径向截面外轮廓的周向的土层内打入注浆导管并进行注浆，待浆液凝固后再进行工作面的掘进。如上所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，优选，所述步骤S3b4中，所述格栅拱架沿着所述施工面土层的内周向安装，所述格栅拱架为拱形结构；所述拱形的格栅拱架的拱脚放置在土层下面的岩石层上表面；优选地，所述格栅拱架的拱脚设置有支撑钢板；再优选地，所述格栅拱架的的断面尺寸为150mm*150mm；再优选地，所述格栅拱架的主筋采用Φ22mm的螺纹钢。如上所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，优选，所述步骤S3b4中，沿顶管施工的掘进方向，相邻两个所述格栅拱架之间的间隔不大于0.5m。如上所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，优选，所述步骤S3b5中，将步骤S3b4中安装格栅拱架的区域表面喷射混凝土，确保所述格栅拱架与土层内壁之间的间隙充填密实；且所述格栅拱架全部被混凝土覆盖；优选地，所述混凝土层的厚度不小于40mm。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有如下优异效果：本专利技术提供的上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，在顶管施工进出洞口施工时，在进出洞口外轮廓的土层打入小导管形成管棚支护、然后进行洞口掘进，在掘进的过程中及时对掘进后的洞口内壁进行锚杆施工并安装格栅拱架，然后对外露面进行喷锚处理确保稳固。在工作面的施工时，根据工作面径向截面内上部土层边界与顶管圆心连线的夹角α确定支护方法，当α＜120°时，采用超前管棚法对顶管施工部位进行支护加固；当α≥120°时，首先采用管棚支护，进行施工面上部土层的掘进，其次在掘进的土层内壁打入注浆锚杆，然后安装格栅拱架，最后对外露面进行喷锚加固，下部岩石层掘进，顶管工具管及时跟进。整个施工中支护方法灵活运用，不同的情况使用不同的支护方法，确保施工过程中的安全。本专利技术提供的支护方法对拱顶软弱土层支护，有足够的可靠性，支护能力强大，能够增加施工安全度，有效保证岩土稳定性，减少地表沉降，防止拱顶土体坍塌。而且具有很高的经济效益，施工安全，成本较低，成功解决了各种复合断面地质条件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，其特征在于，所述支护方法包括如下：S1，顶管施工进出洞口的支护，采用格栅拱架对顶管施工进出洞口进行加固；S2，测量顶管施工工作面径向截面内上部土层边界与顶管圆心连线的夹角α；S3，根据步骤S2中测量的α大小，确定顶管施工工作面的支护方法，具体如下：S3a，当α＜120°时，采用超前管棚法对顶管施工工作面进行支护加固；S3b，当α≥120°时，采用格栅拱架复合支护方法对顶管施工工作面进行支护加固：S3b1，采用超前管棚法对顶管施工工作面的上部土层进行支护加固；S3b2，进行工作面上部土层的掘进；S3b3，锚杆施工步骤，对步骤S3b2中掘进的工作面进行锚杆施工；S3b4，安装格栅拱架步骤，对步骤S3b3中锚杆施工的土层区域安装格栅拱架；S3b5，对步骤S3b4中安装有格栅拱架的区域进行喷锚处理；S3b6，对步骤S3b5中喷锚处理的区域进行下部岩石的掘进；S3b7，对步骤S3b6中掘进的区域及时顶管跟进。

【技术特征摘要】
1.一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，其特征在于，所述支护方法包括如下：S1，顶管施工进出洞口的支护，采用格栅拱架对顶管施工进出洞口进行加固；S2，测量顶管施工工作面径向截面内上部土层边界与顶管圆心连线的夹角α；S3，根据步骤S2中测量的α大小，确定顶管施工工作面的支护方法，具体如下：S3a，当α＜120°时，采用超前管棚法对顶管施工工作面进行支护加固；S3b，当α≥120°时，采用格栅拱架复合支护方法对顶管施工工作面进行支护加固：S3b1，采用超前管棚法对顶管施工工作面的上部土层进行支护加固；S3b2，进行工作面上部土层的掘进；S3b3，锚杆施工步骤，对步骤S3b2中掘进的工作面进行锚杆施工；S3b4，安装格栅拱架步骤，对步骤S3b3中锚杆施工的土层区域安装格栅拱架；S3b5，对步骤S3b4中安装有格栅拱架的区域进行喷锚处理；S3b6，对步骤S3b5中喷锚处理的区域进行下部岩石的掘进；S3b7，对步骤S3b6中掘进的区域及时顶管跟进。2.如权利要求1所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括如下步骤：S11，超前管棚施工步骤，沿顶管施工洞口的进深方向，向待施工洞口的外轮廓周向的土层打入小导管，形成管棚超前支护；S12，洞口掘进步骤，对步骤S11中形成超前支护的区域进行洞口掘进；S13，锚杆施工步骤，对步骤S12中掘进的洞口内壁进行锚杆施工；S14，格栅拱架施工步骤，在步骤S13中锚杆施工区域的洞口内壁安装格栅拱架，以实现对洞口内壁周围土层的支护；S15，喷锚施工步骤，对步骤S14中进行安装格栅拱架的洞口内壁表面进行喷锚施工；优选地，所述锚杆为带排气装置的中空的注浆锚杆。3.如权利要求1所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，其特征在于，所述步骤S3a中：判断施工部位土层是否均匀，若判断施工部位土层均匀，则沿顶管施工的掘进方向，向顶管施工的径向截面外轮廓的周向的土层内打入小导管，然后进行工作面的掘进；若判断施工部位土层疏松不均匀，则沿顶管施工的掘进方向，向顶管施工的径向截面外轮廓的周向的土层内打入注浆导管并进行注浆，待浆液凝固后再进行工作面的掘进。4.如权利要求2所述的一种上土下岩复合断面地层顶管施工的支护方法，其特征在于，所述步骤S11中，将小导管以3-5°的外插角打入待施工的土层...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹广勇，周江，马海军，崔立志，李渔，周帅，李秉坤，姚亚军，李灿，笪伟，纪安康，李永彪，
申请(专利权)人：安徽建筑大学，中铁四局集团市政工程有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34