一种水工隧洞开挖支护结构及施工方法技术

本发明专利技术公开了一种水工隧洞开挖支护结构，包括大管棚，隧洞地势高一侧沿隧洞延伸方向设置有钻孔锚固桩，隧洞的洞口两侧设置有钻孔锚固桩，拱形的导向墙两端设置在隧洞的洞口两侧的钻孔锚固桩上，导向墙上设置有多个导向钢管，钢花管穿过导向钢管设置在隧洞开挖轮廓线外，小导管锚设在隧洞拱顶部，小导管朝隧洞前进方向与隧洞轴线呈设定外插角，小导管的外露端支撑在钢拱架上。本发明专利技术还公开了一种水工隧洞开挖支护结构的施工方法，本发明专利技术不用将地质条件较差的隧洞段大开挖，减少因明挖施工对自然环境的破坏，解决隧洞侧向山体偏压导致开挖隧洞时发生横向滑塌问题，避免人为地质灾害的发生，不影响隧洞施工区域其他施工作业及人们的生产生活。的生产生活。的生产生活。

【技术实现步骤摘要】
一种水工隧洞开挖支护结构及施工方法


[0001]本专利技术属于水利水电工程洞室施工
，具体涉及一种水工隧洞开挖支护结构，还涉及一种水工隧洞开挖支护结构的施工方法。

技术介绍

[0002]在水利水电工程隧洞施工过程中，工程地质条件对隧洞开挖方案影响较大，其中围岩稳定性、围岩岩石强度、岩体完整程度、地下水等因素直接决定隧洞开挖工艺、施工进度及支护类型，特别是遇到
Ⅴ
类围岩，山体偏压，隧洞开挖断面部分为基岩、部分为覆盖层等系列施工问题时，常规的喷锚支护、构架支护已不能保证施工进度和施工安全。
[0003]隧洞施工区域有时因生态环境、风景名胜保护等原因不允许进行大开挖施工，有时因交通运输、生产生活等人类活动没有大开挖施工条件，设计方案不得不采用隧洞形式时，设计合理有效、安全经济的开挖方案尤为重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种水工隧洞开挖支护结构，还提供一种水工隧洞开挖支护结构的施工方法，解决隧洞开挖过程中因遇不良地层、滑坡体、山体偏压、隧洞开挖断面下部为基岩及中上部为覆盖层等系列原因可能造成开挖断面地层失稳的施工技术难题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]一种水工隧洞开挖支护结构，包括大管棚，隧洞地势高一侧沿隧洞延伸方向设置有钻孔锚固桩，隧洞的洞口两侧设置有钻孔锚固桩，拱形的导向墙两端设置在隧洞的洞口两侧的钻孔锚固桩上，导向墙上设置有多个导向钢管，大管棚包括钢花管，钢花管穿过导向钢管设置在隧洞开挖轮廓线外，小导管锚设在隧洞拱顶部，小导管朝隧洞前进方向与隧洞轴线呈设定外插角，小导管的外露端支撑在钢拱架上，钢拱架和对应的多个小导管构成开挖支护结构，开挖支护结构沿隧洞方向间隔设置，隧洞内壁设置有挂网喷射砼支护，隧洞内设置有城门洞型二次衬砌，钢花管内设置钢筋笼。
[0007]如上所述钢花管由不同长度的管节由丝扣连接组成，钢花管的环向间距40cm，钢花管穿过导向钢管设置在隧洞开挖轮廓线外50cm处，钢花管在隧洞拱部160
°
范围布置，钢花管的外插角与水平面角度为2
°
且与隧洞底板面角度为1
°
。
[0008]如上所述小导管锚设在隧洞拱顶部160
°
范围，小导管朝隧洞前进方向与隧洞轴线呈10
°
外插角，小导管的环向间距为40cm，相邻的开挖支护结构的小导管之间的搭接长度不小于1.0m。
[0009]如上所述钢拱架包括多段钢拱架工字钢，每段钢拱架工字钢的拱端对应的隧洞均布设有小导管作为锁脚锚杆，锁脚锚杆外露部分对折90
°
与隧洞内水流方向平行。
[0010]一种水工隧洞开挖支护结构的施工方法，包括以下步骤：
[0011]步骤1、在隧洞地势高一侧沿隧洞延伸方向设置有钻孔锚固桩，隧洞的洞口两侧设
置钻孔锚固桩的骨架；
[0012]步骤2、施工导向墙的导向墙钢架，导向墙钢架的两端焊接在洞口两侧的钻孔锚固桩的骨架上，将各个导向钢管与导向墙钢架焊接，导向钢管的外插角与水平面角度为2
°
，导向钢管与隧洞底板面角度为1
°
，施工导向墙模板和隧洞的洞口两侧的钻孔锚固桩模板，喷射砼并洒水养护形成导向墙和洞口两侧的钻孔锚固桩；
[0013]步骤3、施工大管棚：钢花管穿过导向钢管设置在隧洞开挖轮廓线外50cm处，钢花管在隧洞拱部160
°
范围布置，钢花管的外插角与水平面角度为2
°
且与隧洞底板面角度为1
°
，钢花管的环向间距40cm，进行钢花管注浆；
[0014]步骤4、小导管施工：小导管锚设在隧洞拱顶部160
°
范围，小导管朝隧洞前进方向与隧洞轴线呈10
°
外插角，小导管的外露端支撑在紧邻开挖面的钢拱架上，小导管与钢拱架组成开挖支护结构，通过小导管向前方围岩注浆，使浆液渗透到围岩，小导管环向间距40cm，钢拱架和对应的多个小导管构成开挖支护结构，开挖支护结构沿隧洞方向每隔2米设置，相邻的开挖支护结构的小导管之间的搭接长度不小于1.0m，
[0015]步骤5、钢拱架和挂网喷射砼支护施工；
[0016]步骤6、隧洞开挖完成后，利用钢模台车浇筑城门洞型二次衬砌的混凝土，进行回填灌浆，最终完成城门洞型二次衬砌。
[0017]如上所述的导向钢管施工时，在导向墙钢架上标注导向钢管的位置，将导向钢管逐根焊接于导向墙钢架上固定；焊接过程中随时复核导向钢管的外插角；导向墙的喷射混凝土作业自导向墙的拱端至拱顶依次喷射，喷射砼完成后进行洒水养护。
[0018]如上所述的导向墙和隧洞的洞口两侧的钻孔锚固桩的喷射混凝土施工包括以下步骤：
[0019]步骤2.1、喷射混凝土前，用水或高压风管将导向墙和洞口两侧的钻孔锚固桩的模板的粉尘及杂物冲洗干净；
[0020]步骤2.2、喷射作业分层进行，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝后间隔1h以上且前一层混凝土已蒙上粉尘时，用高压风或水清洗干净前一层混凝土，前一层混凝土有凹洼时，予以找平，喷射时插入长度比设计喷射厚度大5cm的铁丝，每1～2m设一根，作为喷射厚度控制标志，
[0021]突然断水或断料时，喷头迅速移离喷射面，禁止用高压风、水冲击尚未终凝的砼，喷射作业完成后，喷射机和输浆管内积料及时清除干净，
[0022]喷射混凝土随拌随喷，回弹物不得再次作为喷射混凝土用料，一次喷射厚度为50mm，
[0023]喷射混凝土终凝2h后，进行养护。
[0024]如上所述的步骤3中施工钢花管包括以下步骤，在隧洞开挖轮廓线外50cm处先进行奇数孔钻孔，然后在奇数孔内安装钢花管，对奇数孔内的钢花管进行注浆，奇数孔注浆完成后，在隧洞开挖轮廓线外50cm处再进行偶数孔施工，然后在偶数孔内安装钢花管，对偶数孔内的钢花管进行注浆。
[0025]本专利技术相对于现有技术，具有以下有益效果：
[0026]1)本专利技术不用将地质条件较差的隧洞段大开挖，减少因明挖施工对自然环境的破坏，解决隧洞侧向山体偏压导致开挖隧洞时发生横向滑塌问题，避免人为地质灾害的发生，
不影响隧洞施工区域其他施工作业及人们的生产生活。
[0027]2)在侧向压力较大的一侧综合布设钻孔锚固桩深入基岩，小导管+钢拱架的支护结构形成一侧整体支护，防止隧洞山体偏压导致开挖隧洞时隧洞顶部土体发生侧向滑塌；保证隧道洞室开挖安全。
附图说明
[0028]图1为隧洞口结构示意图；
[0029]图2为隧洞开挖顺序示意图；
[0030]图3为钢拱架的安装示意图；
[0031]图4为导向墙工字钢的安装示意图；
[0032]图5为俯视的钻孔锚固桩分布示意图；
[0033]图6为侧视的钻孔锚固桩分布示意图；
[0034]图7为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水工隧洞开挖支护结构，包括大管棚(2)，其特征在于，隧洞(10)地势高一侧沿隧洞(10)延伸方向设置有钻孔锚固桩(1)，隧洞(10)的洞口两侧设置有钻孔锚固桩(1)，拱形的导向墙(9)两端设置在隧洞(10)的洞口两侧的钻孔锚固桩(1)上，导向墙(9)上设置有多个导向钢管，大管棚(2)包括钢花管，钢花管穿过导向钢管设置在隧洞开挖轮廓线外，小导管(3)锚设在隧洞拱顶部，小导管(3)朝隧洞前进方向与隧洞轴线呈设定外插角，小导管(3)的外露端支撑在钢拱架(4)上，钢拱架(4)和对应的多个小导管(3)构成开挖支护结构，开挖支护结构沿隧洞方向间隔设置，隧洞内壁设置有挂网喷射砼支护(6)，隧洞内设置有城门洞型二次衬砌(7),钢花管内设置钢筋笼。2.根据权利要求1所述的一种水工隧洞开挖支护结构，其特征在于，所述的导向墙(9)内设有由导向墙工字钢构成的导向墙钢架，导向墙钢架上设置有多个导向钢管。3.根据权利要求1所述的一种水工隧洞开挖支护结构，其特征在于，所述的钢花管由不同长度的管节由丝扣连接组成，钢花管的环向间距40cm，钢花管穿过导向钢管设置在隧洞开挖轮廓线外50cm处，钢花管在隧洞拱部160
°
范围布置，钢花管的外插角与水平面角度为2
°
且与隧洞底板面角度为1
°
。4.根据权利要求1所述的一种水工隧洞开挖支护结构，其特征在于，所述的小导管(3)锚设在隧洞拱顶部160
°
范围，小导管(3)朝隧洞前进方向与隧洞轴线呈10
°
外插角，小导管(3)的环向间距为40cm，相邻的开挖支护结构的小导管(3)之间的搭接长度不小于1.0m。5.根据权利要求1所述的一种水工隧洞开挖支护结构，其特征在于，所述的钢拱架(4)包括多段钢拱架工字钢，每段钢拱架工字钢的拱端对应的隧洞均布设有小导管(3)作为锁脚锚杆，锁脚锚杆外露部分对折90
°
与隧洞内水流方向平行。6.一种水工隧洞开挖支护结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、在隧洞(10)地势高一侧沿隧洞(10)延伸方向设置有钻孔锚固桩(1)，隧洞(10)的洞口两侧设置钻孔锚固桩(1)的骨架；步骤2、施工导向墙(9)的导向墙钢架，导向墙钢架的两端焊接在洞口两侧的钻孔锚固桩(1)的骨架上，将各个导向钢管与导向墙钢架焊接，导向钢管的外插角与水平面角度为2
°
，导向钢管与隧洞底板面角度为1
°
，施工导向墙模板和隧洞的洞口两侧的钻孔锚固桩模板，喷射砼并洒水养护形成导向墙(9)和洞口两侧的钻孔锚固桩(1)；步骤3、施工大管棚(2)：钢花管穿过导向钢管设置在隧洞...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小林，李彦军，曹彦虎，申慧，李斌，王明学，牛世珍，刘建军，李帅，耿婷婷，李乾辉，袁晓凯，于新艳，马磊，
申请(专利权)人：中工武大设计研究有限公司，
类型：发明
国别省市：