一种隧道支护结构制造技术

一种隧道支护结构，包括通过爆破隧道上方一定高度处的陷落柱周围的完整岩体形成的环形人工爆破区域，爆破后的陷落柱形状为钉子型；自施工硐室穿过陷落柱且进入前方稳定岩体一段距离的管棚管，管棚管包括注浆钢管和普通钢管；自管棚管之间环向空隙向上方陷落柱插入有竖向注浆钢管，竖向注浆钢管外端与管棚管焊接，同时，相邻的多个竖向注浆钢管的外漏端可交汇于一点，形成交汇点，每3个交汇点焊接在一起，形成三角形稳定结构；钢拱架沿隧道轴向并列布置，此外，自施工硐室向陷落柱方向施工有排水孔，排水孔底端高度高于注浆加固区域高度。本发明专利技术隧道过陷落柱支护结构稳定性强于现有技术。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道支护结构
本专利技术涉及隧道施工领域，具体涉及一种隧道过岩溶柱/陷落柱支护结构。
技术介绍
山地隧道开挖于山体内，开挖过程中会遇到岩溶柱/陷落柱等不良地质地段，处治措施稍有不当就会引起岩溶柱/陷落柱内碎石突入隧道，不但会在隧道施工期间带来各种威胁，还会对运营期的隧道安全带来威胁。现有技术主要采用注浆加固岩溶区/陷落柱内碎石，增加隧道支护强度的方式治理，存在注浆体不牢固等问题，后期岩溶柱/陷落柱易再次塌落的技术问题。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术提供一种隧道支护结构，包括隧道、与隧道交汇且垂直于隧道的陷落柱、距离陷落柱一段距离且通过扩刷隧道顶板形成施工硐室、通过爆破隧道上方一定高度处的陷落柱周围的完整岩体形成的环形人工爆破区域，爆破后的陷落柱形状为钉子型；还包括自施工硐室穿过陷落柱且进入前方稳定岩体一段距离的管棚管，管棚管包括注浆钢管和普通钢管，注浆钢管对管棚管附近、陷落柱区域碎石注浆加固，普通钢管可采用实心或者高强度空心钢管，以此既提高整个管棚管的整体强度又能实现注浆充填，注浆钢管和普通钢管交错布置，且外露于施工硐室的一端连接为一体；自管棚管之间环向空隙向上方陷落柱插入有竖向注浆钢管，通过竖向注浆钢管进行注浆，使得陷落柱破碎岩体胶结为一体，竖向注浆钢管注浆范围的高度大于在人工爆破区域高度；竖向注浆钢管外端与管棚管焊接，同时，相邻的多个竖向注浆钢管的外漏端可交汇于一点，形成交汇点，交汇点位于管棚管下方，隧道顶板以上，每3个交汇点焊接在一起，形成三角形稳定结构；钢拱架沿隧道轴向并列布置，即沿隧道长度方向不留间隙，直至在陷落柱段全部采用钢拱架支护；采用液压支柱向上支撑交汇，液压支柱底端支设于钢拱架顶部；钢拱架与管棚管之间空隙内注有混凝土材料；此外，自施工硐室向陷落柱方向施工有排水孔，排水孔底端高度高于注浆加固区域高度，使得排水孔可以将注浆加固区域上方的陷落柱水人工排出。优选的，环形人工爆破区域可自施工硐室向陷落柱方向施工爆破孔进行爆破形成、或通过水力压裂手段形成。优选的，环形人工爆破区域石块粒径与陷落柱区域内原始碎石粒径基本一致。优选的，可以先施工水平钻孔，在水平钻孔内插入管棚管；可以使用钻头带动管棚管直接钻进，钻进结束，将钻头和管棚管留在孔内即可。优选的，施工竖向注浆钢管之前，清理干净管棚管下部陷落柱碎石。优选的，采用液压支柱向上支撑交汇时，可对竖向注浆钢管进行补充注浆。优选的，部分竖向注浆钢管可穿过人工爆破区并进入稳定岩层，并对人工爆破区域、陷落柱区域进行注浆。优选的，竖向注浆钢管可以使用钻头带动注浆钢管直接钻进，钻进结束，将钻头和竖向注浆钢管留在孔内即可；也可以先施工竖向钻孔，之后向竖向钻孔内插入竖向注浆钢管。优选的，陷落柱段外一定距离也支护钢拱架，即钢拱架支护范围大于陷落柱段长度/直径，钢拱架长度方向进行焊接固定。本专利技术的有益技术效果为：1、采用人工爆破手段，将隧道上方一定高度处的陷落柱周围的完整岩体爆破，形成环形人工爆破区域，则爆破后的陷落柱形状为钉子型，注浆后最终形成钉子型注浆加固体，加固体不易下移；且爆破后岩石会产生碎涨(体积变大)，进而挤压人工爆破区域水平内的陷落柱内碎石，陷落柱内碎石被挤密，进一步提高了陷落柱结构稳定性，减小下移危险。2、扩刷隧道顶板形成施工硐室作为钻孔、注浆钢管、管棚管的施工空间；管棚管包括注浆钢管和普通钢管，注浆钢管在陷落柱区域具有注浆功能，普通钢管可采用实心或者高强度空心钢管，以此既提高整个管棚管的整体强度又能实现注浆充填；且管棚管与竖向注浆钢管焊接，形成横纵式的稳定支护结构；此外管棚管的施工也为施工竖向注浆钢管提供安全的作业空间。3、多个竖向注浆钢管外端交汇于一个点，形成交汇点，这使得竖向注浆钢管互为作用，形成一个整体，防止因个别竖向注浆钢管松动造成局部塌陷；且每3个交汇点焊接在一起，形成三角形稳定结构，进一步提高竖向注浆钢管结构稳定性。4、采用液压支柱向上支撑交汇点，防止竖向注浆钢管受重力作用产生下移，造成竖向注浆钢管附近产生空隙，同时对已经下移的部分可以产生上移作用，然后进行补充注浆，进一步防止空隙的产生。5、陷落柱段支护钢拱架，且钢拱架支护范围大于陷落柱段直径/长度，钢拱架长度方向进行焊接固定，以此，钢拱架对充填加固体进行支撑，同时可以将支撑力向远离陷落柱方向转移。6、注浆钢管的外钢管可径向扩大，与钻孔壁紧紧贴在一起，类似一个倒置的钉子置于岩体，稳定进一步加强。7、设置排水孔，排水孔底端高度高于注浆加固区域高度，使得排水孔可以将注浆加固区域上方的陷落柱水人工排出，防止侵蚀注浆加固区域。附图说明图1是隧道与陷落柱关系轴向剖面图(含施工硐室)。图2是隧道与陷落柱关系俯视图(含施工硐室)。图3是隧道施工完管棚管后轴向剖面图(掘进至施工硐室位置)。图4是隧道整体支护结构轴向剖面图(掘进过陷落柱位置，图中仅示出钢拱架顶端剖面)。图5是竖向注浆钢管结构图。图6是外钢管的结构图。图中，隧道1；陷落柱2；隧道顶板3；施工硐室4；爆破孔5；水平钻孔6；管棚管7；竖向钻孔8；竖向注浆钢管9；注浆钢管9-1；外钢管9-2；底部圆环9-3；矩形长孔槽9-4；外部圆环9-5；交汇点10；钢拱架11；液压支柱12；排水孔13；人工爆破区域14。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术作进一步的具体描述。如图1-4，一种隧道支护结构，包括隧道1、与隧道1交汇且垂直于隧道1的陷落柱2、距离陷落柱一段距离且通过扩刷隧道顶板3形成施工硐室4、通过爆破隧道上方一定高度处的陷落柱周围的完整岩体形成的环形人工爆破区域14，爆破后的陷落柱形状为钉子型；还包括自施工硐室穿过陷落柱且进入前方稳定岩体一段距离的管棚管7，管棚管包括注浆钢管和普通钢管，注浆钢管对管棚管附近、陷落柱区域碎石注浆加固，普通钢管可采用实心或者高强度空心钢管，以此既提高整个管棚管的整体强度又能实现注浆充填，注浆钢管和普通钢管交错布置，且外露于施工硐室的一端连接为一体；自管棚管之间环向空隙向上方陷落柱插入有竖向注浆钢管9，通过竖向注浆钢管9进行注浆，使得陷落柱破碎岩体胶结为一体，竖向注浆钢管注浆范围的高度大于在人工爆破区域高度；竖向注浆钢管9外端与管棚管焊接，同时，相邻的多个竖向注浆钢管9的外漏端可交汇于一点，形成交汇点10，交汇点位于管棚管下方，隧道顶板以上，每3个交汇点焊接在一起，形成三角形稳定结构；钢拱架11沿隧道轴向并列布置，即沿隧道长度方向不留间隙，直至在陷落柱段全部采用钢拱架支护；采用液压支柱12向上支撑交汇10，液压支柱底端支设于钢拱架顶部；钢拱架与管棚管之间空隙内注有混凝土材料；此外，自施工硐室向陷落柱方向施工有排水孔13，排水孔底端高度高于注浆加固区域高度，使得排水孔可以将注浆加固区域上方的陷落柱水人工排出。优选的，环形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道支护结构，包括隧道、与隧道交汇且垂直于隧道的陷落柱、距离陷落柱一段距离且通过扩刷隧道顶板形成的施工硐室、通过爆破隧道上方一定高度处的陷落柱周围的完整岩体形成的环形人工爆破区域，爆破后的陷落柱形状为钉子型；/n还包括自施工硐室穿过陷落柱且进入前方稳定岩体一段距离的管棚管，管棚管包括注浆钢管和普通钢管，注浆钢管对管棚管附近、陷落柱区域碎石注浆加固，普通钢管可采用实心或者高强度空心钢管，注浆钢管和普通钢管交错布置，且外露于施工硐室的一端连接为一体；/n自管棚管之间环向空隙向上方陷落柱插入有竖向注浆钢管，通过竖向注浆钢管进行注浆，使得陷落柱破碎岩体胶结为一体，竖向注浆钢管注浆范围的高度大于人工爆破区域高度；竖向注浆钢管外端与管棚管焊接，同时，相邻的多个竖向注浆钢管的外漏端可交汇于一点，形成交汇点，交汇点位于管棚管下方，隧道顶板以上，每3个交汇点焊接在一起，形成三角形稳定结构；/n钢拱架沿隧道轴向并列布置，即沿隧道长度方向不留间隙，直至在陷落柱段全部采用钢拱架支护；采用液压支柱向上支撑交汇，液压支柱底端支设于钢拱架顶部；/n钢拱架与管棚管之间空隙内注有混凝土材料；此外，自施工硐室向陷落柱方向施工有排水孔，排水孔底端高度高于注浆加固区域高度。/n...

【技术特征摘要】
1.一种隧道支护结构，包括隧道、与隧道交汇且垂直于隧道的陷落柱、距离陷落柱一段距离且通过扩刷隧道顶板形成的施工硐室、通过爆破隧道上方一定高度处的陷落柱周围的完整岩体形成的环形人工爆破区域，爆破后的陷落柱形状为钉子型；
还包括自施工硐室穿过陷落柱且进入前方稳定岩体一段距离的管棚管，管棚管包括注浆钢管和普通钢管，注浆钢管对管棚管附近、陷落柱区域碎石注浆加固，普通钢管可采用实心或者高强度空心钢管，注浆钢管和普通钢管交错布置，且外露于施工硐室的一端连接为一体；
自管棚管之间环向空隙向上方陷落柱插入有竖向注浆钢管，通过竖向注浆钢管进行注浆，使得陷落柱破碎岩体胶结为一体，竖向注浆钢管注浆范围的高度大于人工爆破区域高度；竖向注浆钢管外端与管棚管焊接，同时，相邻的多个竖向注浆钢管的外漏端可交汇于一点，形成交汇点，交汇点位于管棚管下方，隧道顶板以上，每3个交汇点焊接在一起，形成三角形稳定结构；
钢拱架沿隧道轴向并列布置，即沿隧道长度方向不留间隙，直至在陷落柱段全部采用钢拱架支护；采用液压支柱向上支撑交汇，液压支柱底端支设于钢拱架顶部；
钢拱架与管棚管之间空隙内注有混凝土材料；此外，自施工硐室向陷落柱方向施...

【专利技术属性】
技术研发人员：张刚，
申请(专利权)人：天津爱纷销科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12