浅埋暗挖偏压隧道冒顶处洞内超前支护方法技术

本发明专利技术公开了一种浅埋暗挖偏压隧道冒顶处洞内超前支护方法，包括如下步骤：超前地质预报；洞内反压回填；立导向架；支护超前管棚，并在每个管棚的无缝钢管内套设钢筋笼后注浆；从上至下开挖土方；在管棚下施作初期支护，并在初期支护完成后以初期支护所采用的工字钢为支撑打设超前小导管，并在超前小导管打设完成后注浆即完成支护。本发明专利技术得到的浅埋暗挖偏压隧道冒顶处洞内超前支护方法通过先支护超前管棚，再打设超前小导管的方式对隧道冒顶处进行支护，管棚支护角度大，能够最大范围对隧道塌陷处形成强力支撑，进而方便后期初期支护和超前小导管的设置，同时，也不需要在初期支护时开挖管棚工作室。

Advanced Support Method in Caving Roof of Shallow Underground Excavation Bias-Pressure Tunnel

【技术实现步骤摘要】
浅埋暗挖偏压隧道冒顶处洞内超前支护方法
本专利技术涉及一种隧道施工领域，具体涉及一种浅埋暗挖偏压隧道冒顶处洞内超前支护方法。
技术介绍
山区道路施工，隧道是必不可少的结构工程，能够有效缩减道路长度，优化线性。隧道施工中，尤其是砂质黏土地质段隧道，多发生冒顶坍塌事故，多采用地表加固坍塌体，洞内打设管棚或超前小导管等超前支护措施。如中国国家知识产权局于2018年10月19日公开的一种砂质黏土地质隧道冒顶处理方法，包括：超前地质预报，冒顶地表处理，洞内反压回填，超前小导管支护，采用交替钻具跟管钻进法进行双层管棚超前预加固处理，开挖，施工结束继续监控量测。该砂质黏土地质隧道冒顶处理方法安全可靠，可降低隧道的施工风险，加固效果明显，可有效地控制拱顶再次坍塌，施工方便，能确保工程质量。上述施工方法对管棚外插角度（5°~10°）和管棚工作室均有要求，管棚外插角度太小，实际施工时若按此角度打管棚，要破坏前面已支护的初期支护，进而无法按原设计要求施作大管棚（冒顶后，上部土层松软，没有条件开挖管棚工作室，若未经处理贸然开挖，会导致二次冒顶）。基于此，申请人欲通过改良施工工序和工艺要求，降低超前支护的工艺难度，并有效提升其施工效率。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：如何提供一种能够降低超前支护的工艺难度，并有效提升施工效率的一种浅埋暗挖偏压隧道冒顶处洞内超前支护方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种浅埋暗挖偏压隧道冒顶处洞内超前支护方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，超前地质预报，采用TSP隧道地震波超前地质预报系统和地质雷达双向控制，并进行结果对比分析，确定岩体状况；S2，洞内用土反压回填，再用砂石料加水泥回填上方冒顶塌孔，待上部不再塌陷，洞内不再掉土，即进入下一步施工；S3，在隧道掌子面立导向架，导向架在拱脚和拱腰处用锁脚锚杆固定；S4，在隧道掌子面上方以导向架为支撑沿隧道设计形状支护超前管棚，所述管棚采用φ108mm无缝钢管，环向布置间距为20-40cm，无缝钢管用钻机送入，根据冒顶长度按实际需要制作，打设角度为10~30°；S5，在S4中的每个无缝钢管内套入钢筋笼并注浆；S5，待超前管棚注浆完成强度达到要求后，采用“环向开挖预留核心土法”开挖掌子面环向土石方至可以立拱架为止；S6，在管棚下施作初期支护，并在初期支护完成后以初期支护所采用的工字钢为支撑打设超前小导管，在超前小导管打设完成后通过超前小导管向掌子面上方注浆，洞内超前支护完成；S7，施工结束，加密布置监测点，根据监测结果，如有需要再采取加固措施。这样，通过在掌子面处设导向架，以导向架作支撑布设管棚，并将管棚的打设角度控制在10-30°之间，后期再打设超前小导管，这种施工工序中管棚的倾斜角度大，能够最大范围对隧道塌陷处形成强力支撑，进而方便后期初期支护和超前小导管的设置，同时，也不需要在初期支护时开挖管棚工作室。另外，在初期支护时采用环向开挖预留核心土的方式从上往下开挖，前期所搭设的导向架支撑受力，超前小导管和超前大管棚注浆加固土体，保证下一循环开挖安全，后续工序可有序跟进，不需单独开挖仰拱。而在超前管棚的无缝钢管内设套设的钢筋笼能够进一步提高超前管棚的强度，使其在较大角度下也能实现稳固支撑的目的。减小二衬侵线，后期可直接在管棚下施作初期支护，复合超前支护保障开挖安全。进一步的，所述导向架采用至少两榀拱架连接而成，每一榀拱架均采用多段弧形工字钢焊接而成，且每一榀拱架的拱脚和拱腰采用锁脚锚杆固定。这样，导向架的设置能够形成对超前管棚的有力支撑，而将导向架中拱架的拱脚和拱腰处用锁脚锚固固定后，能够有效提高其稳定性。进一步的，相邻两榀拱架之间采用φ22钢筋连接，相邻两根钢筋之间的环向间距为45-55cm。这样，钢筋设置密度密、直径大，能够有效提升导向架的强度，进一步提升其支撑力。进一步的，S5中所采用的钢筋笼主筋采用3根φ20钢筋均匀间隔布置，每1米设一道固定环，固定环为φ45mm壁厚4mm长40mm的无缝钢管。这样，钢筋笼中的固定环能够进一步提高钢筋笼的强度，进而有效提升超前管棚的支护强度，钢筋笼主筋直径较大，能够有效确保钢筋笼的强度。进一步的，S5和S6中注浆采用水泥浆的水和水泥的重量之比为0.8：1～1：1，注浆压力为0.4～0.7MPa。这样，注浆时的水泥浆即具有较好的流动性，又能够与土方较好的融合。进一步的，打设超前小导管时应避开超前管棚中的无缝钢管，超前小导管的支护角度为5°～15°。这样，可避免超前小导管打设时振动管棚中的钢管，影响其稳固性，同时，避开管棚中的无缝钢管后，超前小导管的钢管即与钢管中的钢管错位安装，这样能够提高隧道支护的整体强度。进一步的，所述超前小导管和超前管棚所采用的钢管里端均加工成圆锥形，超前小导管的管壁四周开设有多排Φ5-9mm的压浆孔，超前管棚的无缝钢管关闭四周开设有多排Φ18-24mm的压浆孔。这样，圆锥形的一端可便于钢管的插入，减少打设钢管时的阻力，而压浆孔的大小与其浆料的容量相对应，不会出现溢浆等现象的发生。进一步的，在每个超前小导管和超前管棚所采用的钢管外端均设有一个加劲箍，所述加劲箍直径与钢管直径一致。这样，可减小二衬侵线，后期可直接在管棚下施作初期支护，复合超前支护保障开挖安全。与现有技术相比，本专利技术得到的浅埋暗挖偏压隧道冒顶处洞内超前支护方法具有如下优点：1、以导向架作支撑布设管棚，并将管棚的打设角度控制在10-30°之间，后期再打设超前小导管，这种施工工序中管棚的倾斜角度大，能够最大范围对隧道塌陷处形成强力支撑，进而方便后期初期支护和超前小导管的设置，同时，也不需要在初期支护时开挖管棚工作室。2、超前管棚的无缝钢管内设套设的钢筋笼能够进一步提高超前管棚的强度，使其在较大角度下也能形成稳固支撑。附图说明图1为实施例中隧道洞身管棚正面布置；图2为实施例中管棚和小导管组合超前支护断面图；图3为实施例中管棚中无缝钢管的放大结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。实施例：如图所示，本实施例提供的浅埋暗挖偏压隧道冒顶处洞内超前支护方法，它包括包括如下步骤：S1，超前地质预报，采用TSP隧道地震波超前地质预报系统和地质雷达双向控制，并进行结果对比分析，确定岩体状况；S2，洞内用土反压回填，再用砂石料加水泥回填上方冒顶塌孔，待上部不再塌陷，洞内不再掉土，即进入下一步施工；S3，在隧道掌子面1立导向架（图中未画出），导向架在拱脚和拱腰处用锁脚锚杆固定；S4，在隧道掌子面1上方以导向架为支撑沿隧道设计形状支护超前管棚2，所述管棚采用φ108mm无缝钢管21，环向布置间距为40cm，无缝钢管21用钻机送入，根据冒顶长度按实际需要制作，打设角度为10~30°；S5，在S4中的每个无缝钢管内套入钢筋笼并注浆；S5，待超前管棚注浆完成强度达到要求后，采用“环向开挖预留核心土法”开挖掌子面环向土石方至可以立拱架为止；S6，在管棚下施作初期支护3，并在初期支护3完成后以初期支护3所采用的工字钢为支撑打设超前小导管4，在超前小导管4打设完成后通过超前小导管4向掌子面上方注浆，洞内超前支护完成；S7，施工结束，加密布置监测点，根据监测结果，如有需要再采取加固措本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种浅埋暗挖偏压隧道冒顶处洞内超前支护方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，超前地质预报，采用TSP隧道地震波超前地质预报系统和地质雷达双向控制，并进行结果对比分析，确定岩体状况；S2，洞内用土反压回填，再用砂石料加水泥回填上方冒顶塌孔，待上部不再塌陷，洞内不再掉土，即进入下一步施工；S3，在隧道掌子面（1）立导向架，导向架在拱脚和拱腰处用锁脚锚杆固定；S4，在隧道掌子面（1）上方以导向架为支撑沿隧道设计形状支护超前管棚（2），所述管棚采用无缝钢管（21）支设，相邻两个无缝钢管（21）之间的环向布置间距为20‑40cm，每根无缝钢管均用钻机送入，根据冒顶长度按实际需要制作，打设角度为10~30°；S5，在S4中的每个无缝钢管内套入钢筋笼并注浆；S5，待超前管棚注浆完成强度达到要求后，采用“环向开挖预留核心土法”开挖掌子面环向土石方至可以立拱架为止；S6，在管棚下施作初期支护（3），并在初期支护（3）完成后以初期支护所采用的工字钢为支撑打设超前小导管（4），在超前小导管打设完成后通过超前小导管向掌子面上方注浆，洞内超前支护完成；S7，施工结束，加密布置监测点，根据监测结果，如有需要再采取加固措施。...

【技术特征摘要】
1.一种浅埋暗挖偏压隧道冒顶处洞内超前支护方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，超前地质预报，采用TSP隧道地震波超前地质预报系统和地质雷达双向控制，并进行结果对比分析，确定岩体状况；S2，洞内用土反压回填，再用砂石料加水泥回填上方冒顶塌孔，待上部不再塌陷，洞内不再掉土，即进入下一步施工；S3，在隧道掌子面（1）立导向架，导向架在拱脚和拱腰处用锁脚锚杆固定；S4，在隧道掌子面（1）上方以导向架为支撑沿隧道设计形状支护超前管棚（2），所述管棚采用无缝钢管（21）支设，相邻两个无缝钢管（21）之间的环向布置间距为20-40cm，每根无缝钢管均用钻机送入，根据冒顶长度按实际需要制作，打设角度为10~30°；S5，在S4中的每个无缝钢管内套入钢筋笼并注浆；S5，待超前管棚注浆完成强度达到要求后，采用“环向开挖预留核心土法”开挖掌子面环向土石方至可以立拱架为止；S6，在管棚下施作初期支护（3），并在初期支护（3）完成后以初期支护所采用的工字钢为支撑打设超前小导管（4），在超前小导管打设完成后通过超前小导管向掌子面上方注浆，洞内超前支护完成；S7，施工结束，加密布置监测点，根据监测结果，如有需要再采取加固措施。2.根据权利要求1所述的浅埋暗挖偏压隧道冒顶处洞内超前支护方法，其特征在于，所述导向架采用至少两榀拱架连接而成，每一榀拱架均采用多段弧形工字钢焊接而成，且...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈科，章海涛，饶勇，
申请(专利权)人：中冶建工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50