土质隧洞围岩超前排水支护加固法制造技术

本发明专利技术公开了一种土质隧洞围岩超前排水支护加固法，一，隧洞掌子面架设钢拱架；二，在掌子面位于隧洞顶拱设计外边缘处开挖与所述顶拱同圆心角的拱部超前薄壁槽洞，拱部超前薄壁槽洞沿掘进方向倾斜向上的扩散角为2～5°；三，在拱部超前薄壁槽洞内沿周向排列安装多个拱部排水支护板，相邻拱部排水支护板之间通过插槽构件铰接，形成拱部连续支护结构；四，拱部连续支护结构安装完成后，进行隧洞开挖；隧洞侧墙开挖每掘进一个设定单元，在钢拱架两侧架设侧向排水支护板，形成环向连续支护结构。本发明专利技术排水支护板加工简便，隧洞开挖不需要超前注浆，依靠排水支护板配合钢拱架支护即可保证围岩稳定，施工速度快，施工工序少，节省施工工期。

Advance drainage support and reinforcement method for surrounding rock of soil tunnel

【技术实现步骤摘要】
土质隧洞围岩超前排水支护加固法
本专利技术涉及隧洞开挖支护
，尤其是涉及土质隧洞围岩超前排水支护加固法。
技术介绍
目前，运用在土质隧洞开挖支护的主要方法是新奥法和盾构法。盾构法能够承受来自地层的压力，防止地下水或流砂的侵入，可实现自动化、智能化和施工远程控制，其效率高、安全、工程质量保证程度高；但盾构施工造价高，在不均质地层下其运用受到了限制，遇到突发情况时机械设备无法及时撤离。新奥法是以控制爆破或机械开挖为主要掘进手段，以锚杆、喷混凝土为主要支护方法，是一种理论、量测和经验相结合的施工方法。新奥法开挖土质隧洞时，通常需对土体施做超前支护，进行超前小导管注浆加固或者施做超前管棚，防止土体坍塌，保证隧洞成洞安全。超前小导管注浆法是用注浆设备把注浆材料通过小导管注入到软弱地层里，起到棚护和加固地层的作用，施工工序多，费用较高。管棚超前支护法通过预埋超前管棚做顶板及侧壁支撑，为后续的隧道开挖奠定了坚实的基础，是解决冒项的最有效、最合理的施工方法，但管棚法施工需要的工作面较大，施工技术费用高。如果隧洞沿线地下水位较高，但土体较为密实，超前小导管注浆法无法取得很好的注浆效果，不能很好的固结土体。由于地下水的存在，土体会软化，管棚超前支护法也不能彻底支撑土体以解决隧洞坍塌的问题。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种土质隧洞围岩超前排水支护加固法，保证土质隧洞开挖施工的安全。为实现上述目的，本专利技术采取下述技术方案：本专利技术所述土质隧洞围岩超前排水支护加固法，包括下述步骤：第一步，在隧洞掌子面架设钢拱架；第二步，在所述掌子面位于隧洞顶拱设计外边缘处开挖与所述顶拱同圆心角的拱部超前薄壁槽洞，所述拱部超前薄壁槽洞的净高为2～3cm、掘进深度为200～300cm，拱部超前薄壁槽洞沿掘进方向倾斜向上的扩散角为2～5°；第三步，在拱部超前薄壁槽洞内沿周向排列安装多个拱部排水支护板，相邻的所述拱部排水支护板之间通过插槽构件铰接，形成拱部连续支护结构；第四步，所述拱部连续支护结构安装完成后，进行隧洞开挖；隧洞侧墙开挖每掘进一个设定单元，立即在钢拱架两侧架设侧向排水支护板，所述侧向排水支护板与拱部排水支护板之间、以及相邻的侧向排水支护板之间通过插槽构件铰接，形成环向连续支护结构；每一个所述环向连续支护结构完成后，继续向前掘进，进行下一个环向连续支护结构施工。第二步中，所述拱部超前薄壁槽洞通过人工钻机或机械开槽进行开挖。所述拱部排水支护板和侧向排水支护板结构相同，包括平行间隔设置的外层钢板和内层钢板，所述外层钢板的板面上均布开设有多个排水孔，外层钢板的内板面上贴覆有无纺土工布层，位于所述无纺土工布层与所述内层钢板之间设置有凸壳型排水板，外层钢板和内层钢板通过螺栓连接为一体；所述插槽构件为焊接在排水支护板一个纵边的插杆和焊接在排水支护板另一个纵边的插槽。为提高支护强度，在所述内层钢板的板面上沿纵向焊接有支撑钢筋。所述排水孔的孔径为2～5cm，相邻排水孔之间的距离为2～5m。本专利技术优点体现在以下方面：1、排水支护板加工简便，隧洞开挖不需要超前注浆，依靠排水支护板配合钢拱架支护即可保证围岩稳定，施工速度快，与超前小导管注浆支护法和管棚超前支护法相比，施工工序少，造价大大减小，节省施工工期。2、排水支护板可以实现顶拱和侧墙连接，形成环向连续支护结构，与钢拱架配合使用，对土体起到了很好的支撑作用，最大限度地减少土体变形，避免局部坍塌和大范围坍塌，保证了开挖洞室的稳定。3、土体渗水、涌水可以通过排水支护板有效地排出，降低了支护结构的外水压力，保证了隧洞的干地施工环境，节省了降水成本。4、排水支护板可以根据需要预留排水管安装孔位和灌浆施工孔位置，方便后期施工作业。5、采用排水支护板支护，起到了强支护、快封闭的效果，节省了喷浆支护的费用。6、初期支护是刚性支护，可以与二衬联合受力，降低二衬配筋量。附图说明图1是按照本专利技术方法修建的超前排水支护结构示意图。图2是图1中的I-I部剖视图。图3～5是本专利技术施工步骤第二至第四步的结构示意图。图6是本专利技术所述排水支护板的结构平面示意图（排水孔与螺栓连接孔交错布置）。图7是图6中的Ⅱ-Ⅱ部剖面图（排水支护板横断面结构示意图）。图8是本专利技术所述内层钢板的平面结构示意图。图9是本专利技术所述相邻两个排水支护板之间的插槽铰接示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述实施例。图1～9所示，本专利技术所述的土质隧洞围岩超前排水支护加固法，按照下述步骤进行：第一步，在隧洞掌子面1架设钢拱架2；第二步，在掌子面1位于隧洞顶拱设计外边缘处开挖与所述顶拱同圆心角的拱部超前薄壁槽洞3，拱部超前薄壁槽洞3的净高为2～3cm、掘进深度为200～300cm，拱部超前薄壁槽洞3沿掘进方向倾斜向上的扩散角为2～5°；拱部超前薄壁槽洞3可以通过人工钻机或机械开槽进行开挖；第三步，在拱部超前薄壁槽洞3内沿周向排列安装多个拱部排水支护板，排水支护板的外层钢板6朝着土体方向设置；相邻的拱部排水支护板之间通过插槽构件铰接，如图9所示，从而形成拱部连续支护结构4；第四步，拱部连续支护结构4安装完成后，进行隧洞开挖；隧洞侧墙开挖每掘进一个设定单元，立即在钢拱架1两侧架设侧向排水支护板形成侧向连续支护结构5，排水支护板的外层钢板6朝着土体方向设置；侧向排水支护板与拱部排水支护板之间、以及相邻的侧向排水支护板之间通过插槽构件铰接，如图9所示，形成环向连续支护结构，如图1、2、5所示；每一个环向连续支护结构完成后，继续向前掘进，进行下一个环向连续支护结构施工。本专利技术所述的拱部排水支护板和侧向排水支护板结构相同，包括平行间隔设置的外层钢板6和内层钢板7，外层钢板6的板面上均布开设有多个排水孔8和螺栓孔9.1，排水孔8和螺栓孔9.1交错布置；内层钢板7的板面上均布开设有多个螺栓孔9.2；排水孔8的孔径为2～5cm，相邻排水孔8之间的距离为2～5m；外层钢板6的内板面上贴覆有无纺土工布层10，位于无纺土工布层10与内层钢板7之间设置有凸壳型排水板11，外层钢板6和内层钢板7通过螺栓和螺栓孔9.1、9.2连接为一体。所述插槽构件由焊接在排水支护板一个纵边的插杆12和焊接在排水支护板另一个纵边的插槽13组成；为提高支护强度，在内层钢板7的板面上沿纵向焊接有支撑钢筋14。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土质隧洞围岩超前排水支护加固法，其特征在于：包括下述步骤：/n第一步，在隧洞掌子面架设钢拱架；/n第二步，在所述掌子面位于隧洞顶拱设计外边缘处开挖与所述顶拱同圆心角的拱部超前薄壁槽洞，所述拱部超前薄壁槽洞的净高为2～3cm、掘进深度为200～300cm，拱部超前薄壁槽洞沿掘进方向倾斜向上的扩散角为2～5°；/n第三步，在拱部超前薄壁槽洞内沿周向排列安装多个拱部排水支护板，相邻的所述拱部排水支护板之间通过插槽构件铰接，形成拱部连续支护结构；/n第四步，所述拱部连续支护结构安装完成后，进行隧洞开挖；隧洞侧墙开挖每掘进一个设定单元，立即在钢拱架两侧架设侧向排水支护板，所述侧向排水支护板与拱部排水支护板之间、以及相邻的侧向排水支护板之间通过插槽构件铰接，形成环向连续支护结构；每一个所述环向连续支护结构完成后，继续向前掘进，进行下一个环向连续支护结构施工。/n

【技术特征摘要】
1.一种土质隧洞围岩超前排水支护加固法，其特征在于：包括下述步骤：
第一步，在隧洞掌子面架设钢拱架；
第二步，在所述掌子面位于隧洞顶拱设计外边缘处开挖与所述顶拱同圆心角的拱部超前薄壁槽洞，所述拱部超前薄壁槽洞的净高为2～3cm、掘进深度为200～300cm，拱部超前薄壁槽洞沿掘进方向倾斜向上的扩散角为2～5°；
第三步，在拱部超前薄壁槽洞内沿周向排列安装多个拱部排水支护板，相邻的所述拱部排水支护板之间通过插槽构件铰接，形成拱部连续支护结构；
第四步，所述拱部连续支护结构安装完成后，进行隧洞开挖；隧洞侧墙开挖每掘进一个设定单元，立即在钢拱架两侧架设侧向排水支护板，所述侧向排水支护板与拱部排水支护板之间、以及相邻的侧向排水支护板之间通过插槽构件铰接，形成环向连续支护结构；每一个所述环向连续支护结构完成后，继续向前掘进，进行下一个环向连续支护结构施工。


2.根据权利要求1所述的土质隧洞...

【专利技术属性】
技术研发人员：隋海宾，罗涛，张萍，肖剑，郝枫楠，苏丹，赵地，尹飞翔，郑微微，戴雪，李晓梦，
申请(专利权)人：黄河勘测规划设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41