隧洞顶部空腔支护结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种隧洞顶部空腔支护方法及结构，涉及岩土工程领域，目的是对隧洞破后隧洞顶部出现不稳定空腔进行支护，安全快速通过软弱破碎围岩洞段。本实用新型专利技术采用的技术方案是：隧洞顶部空腔支护结构，包括用于架设于隧洞两个侧壁的拱脚、用于将拱脚固定于隧洞侧壁的拱脚固定件、固定安装于拱脚的拱片支架，以及架设于两条拱片支架之间的钢拱片，两条拱片支架均与隧洞轴线平行，拱片支架设置拱片卡槽，钢拱片为弯折为拱形的条状钢板，至少一块钢拱片预留至少一个回填孔，钢拱片的两端分别置于拱片卡槽内，钢拱片之间密缝拼接；拱脚的内侧为挂设钢筋网并喷砼而形成的结构层。本实用新型专利技术用于对隧洞顶部处出现不稳定空腔进行支护处理。进行支护处理。进行支护处理。

Tunnel top cavity support structure

【技术实现步骤摘要】
隧洞顶部空腔支护结构


[0001]本技术涉及岩土工程领域，具体是一种对隧洞开挖过程中出现的顶部空腔进行支护处理的方法及结构。

技术介绍

[0002]隧洞开挖过程中，在软弱破碎围岩洞段，尤其是地下水发育的碳质板岩地质条件下，面临较大塌方风险，易出现爆破后隧洞顶部含水率较高的松散岩土体不时掉落的情况，如不及时处理，可能造成更大损失。
[0003]目前，对该工况的处理措施包括以下几种方法：第一、待隧洞顶部松散岩体基本稳定，不再出现较大岩土块体掉落后，进行出渣施工，之后再对空腔部分进行支护和回填灌浆处理。第二、若隧洞顶部松散岩土体短时间内无法稳定，较大岩土块体掉落现象时有发生，根据现场实际情况通常有两种处理方案，方案
①
：掉块现象较为严重，顶部空腔较大，则待掉落的松散岩土体全面覆盖掌子面后，对松散渣体进行注浆固结，并对空腔进行回填处理，达到设计固结强度后采用预留核心土的开挖方式进行洞挖出渣；方案
②
：若洞渣和掉块不足以完全覆盖掌子面，则采用回填渣料的方式，对掌子面进行覆盖，再对松散渣体进行注浆固结，后续处理方式与方案
①
相同。
[0004]上述第一种处理方法的不足之处：第一、可能需要等待较长时间，不及时支护可能加剧塌方风险；第二、在不采取任何防护措施的情况下，对隧洞顶部空腔进行支护仍然存在较大安全风险；第三、对空腔进行回填注浆，工序复杂，对工艺要求较为严格，且浆液固结需要一定时间，对施工进度造成不利影响。上述第二种处理方法存在下述不足：一方面，通过回填渣料的方式对掌子面进行覆盖需要一定时间，且后续还要对渣体进行出渣外运，对施工进度造成较大影响；另一方面，对空腔进行回填注浆的不利影响同第一种处理方法的第三点不足。

技术实现思路

[0005]本技术首先提供一种隧洞顶部空腔支护方法，目的是对隧洞爆破后隧洞顶部出现不稳定空腔进行支护，安全快速地通过软弱破碎围岩洞段。
[0006]本技术采用的技术方案是：隧洞顶部空腔支护方法，在软弱破碎围岩洞段的爆破开挖期间，靠近掌子面的隧洞顶部处出现不稳定空腔，支护处理方法包括以下步骤：
[0007]S1、制作钢拱片、拱片支架、拱脚以及拱脚固定件备用，钢拱片为弯折为拱形的条状钢板，拱片支架的一侧设置连续的拱片卡槽。
[0008]其中，拱片支架为截面呈U形的槽钢，槽钢的前端呈尖锐状，槽钢一侧形成呈U形的拱片卡槽，拱片卡槽的宽度大于钢拱片的厚度；拱脚为型钢，拱脚固定件为锁脚锚杆。例如，钢拱片的厚度为1～2cm、宽度为20～50cm；拱片支架的拱片卡槽的宽度为钢拱片厚度的1.5～2.0倍，拱片卡槽的深度为3～5cm；拱脚为I16工字钢。
[0009]S2、清除隧洞的底脚浮渣，在隧洞的两个侧壁分别架设拱脚，并将拱脚通过拱脚固
定件固定于侧壁。例如，拱脚为型钢，每根型钢间隔布置并通过至少两根锁脚锚杆固定于隧洞的侧壁，每根型钢的竖直度偏差均小于2
°
。
[0010]为了提高拱脚之间的稳固性，隧洞任一侧壁的拱脚之间固定设置至少一根横向加强筋。横向加强筋最好与隧洞轴线平行，横向加强筋最好与拱脚之间焊接连接，横向加强筋远离掌子面的一端最好与已有的钢支撑的拱脚部分固定连接。
[0011]S3、在隧洞两个侧壁的拱脚上分别固定安装拱片支架，拱片支架的拱片卡槽开口朝上，两条拱片支架均并与隧洞轴线平行，拱片支架的前端插入掌子面内。例如，拱片支架与拱脚之间焊接或螺栓连接，拱片支架的前端插入掌子面内1～2m。
[0012]S4、从远离掌子面的一端开始，对隧洞开挖轮廓面影响钢拱片安装的渣体进行清除，再将钢拱片逐一安装至隧洞顶部，钢拱片的外侧与隧洞开挖轮廓面贴合，钢拱片的两端分别置于拱片支架的拱片卡槽内，相邻的钢拱片之间不留空隙；对应于隧洞顶部存在不稳定空腔处的至少一块钢拱片预留至少一个回填孔。
[0013]进一步的是：隧洞同侧壁的钢拱片之间固定设置至少一根横向连接筋，横向连接筋位于钢拱片的内侧。例如，横向连接筋焊接固定于钢拱片，横向连接筋的长度方向与隧洞轴线平行。
[0014]S5、对钢拱片安装范围内的隧洞段进行出渣作业，出渣完成后继续进行余下洞段的钢拱片安装作业，直至掌子面。
[0015]S6、在拱脚内侧挂设钢筋网并喷砼，形成结构层。若相邻的拱脚之间的空隙较大，可先在拱脚之间的空隙处码放干砌石进行填充，再挂设钢筋网并喷砼，喷砼厚度为8～10cm。
[0016]S7、通过回填孔对不稳定空腔进行回填。例如，对不稳定空腔回填干砂，回填厚度经过设计计算确定。
[0017]本技术还提供一种隧洞顶部空腔支护结构，目的同样是对隧洞爆破后隧洞顶部出现不稳定空腔进行支护，安全快速地通过软弱破碎围岩洞段。隧洞顶部空腔支护结构，包括用于架设于隧洞两个侧壁的拱脚、用于将拱脚固定于隧洞侧壁的拱脚固定件、固定安装于拱脚的拱片支架，以及架设于两条拱片支架之间的钢拱片，两条拱片支架均与隧洞轴线平行，拱片支架设置连续的拱片卡槽，拱片卡槽开口朝上，钢拱片为弯折为拱形的条状钢板，钢拱片至少两块，至少一块钢拱片预留至少一个回填孔，钢拱片的两端分别置于拱片支架的拱片卡槽内，钢拱片之间密缝拼接；拱脚的内侧为挂设钢筋网并喷砼而形成的结构层。
[0018]进一步的是：拱脚为型钢，拱脚固定件为锁脚锚杆；拱片支架为截面呈U形的槽钢，槽钢的前端呈尖锐状，槽钢一侧形成呈U形的拱片卡槽，拱片卡槽的宽度大于钢拱片的厚度。
[0019]具体的：钢拱片的厚度为1～2cm、宽度为20～50cm；拱片支架的拱片卡槽的宽度为钢拱片厚度的1.5～2.0倍，拱片卡槽的深度为3～5cm；拱脚为I16工字钢。
[0020]具体的：每根型钢间隔布置并通过至少两根锁脚锚杆固定，每根型钢的竖直度偏差小于2
°
。
[0021]进一步的是：隧洞同侧壁的拱脚之间固定设置至少一根横向加强筋。横向加强筋最好与隧洞轴线平行，横向加强筋与拱脚之间最好焊接连接。
[0022]更进一步的是：拱脚之间的空隙处码放有干砌石，拱脚和干砌石的内侧为挂设钢
筋网并喷砼而形成的结构层。
[0023]具体的：拱片支架与拱脚之间焊接连接或螺栓连接。
[0024]进一步的是：钢拱片之间固定设置至少一根横向连接筋，横向连接筋位于钢拱片的内侧。为了便于施工，横向连接筋焊接固定于钢拱片，横向连接筋的长度方向与隧洞轴线平行。
[0025]本技术的有益效果是：本技术适用于软弱破碎围岩洞段，例如是地下水发育的碳质板岩地质条件下，隧洞爆破后顶部出现不稳定空腔的工况，可快速进行施工作业，通过在不稳定空腔下部安装钢拱片，对作业面进行防护，降低了施工的安全风险，同时加快了施工进度，是一种操作简单、安全快速且造价成本低的支护方法及结构。钢拱片预留回填孔，通过钢拱片上的回填孔对不稳定空腔进行回填，改善钢拱片外侧的受力结构。对不稳定空腔回填干砂，降低了施工难度，操作简单，施工快速，尤其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.隧洞顶部空腔支护结构，其特征在于：包括用于架设于隧洞两个侧壁的拱脚(3)、用于将拱脚(3)固定于隧洞侧壁的拱脚固定件、固定安装于拱脚(3)的拱片支架(2)，以及架设于两条拱片支架(2)之间的钢拱片(1)，两条拱片支架(2)均与隧洞轴线平行，拱片支架(2)设置连续的拱片卡槽，拱片卡槽开口朝上，钢拱片(1)为弯折为拱形的条状钢板，钢拱片(1)至少两块，至少一块钢拱片(1)预留至少一个回填孔(4)，钢拱片(1)的两端分别置于拱片支架(2)的拱片卡槽内，钢拱片(1)之间密缝拼接；拱脚(3)的内侧为挂设钢筋网并喷砼而形成的保护层。2.如权利要求1所述的隧洞顶部空腔支护结构，其特征在于：拱脚(3)为型钢，拱脚固定件为锁脚锚杆；拱片支架(2)为截面呈U形的槽钢，槽钢的前端呈尖锐状，槽钢一侧形成呈U形的拱片卡槽，拱片卡槽的宽度大于钢拱片(1)的厚度。3.如权利要求2所述的隧洞顶部空腔支护结构，其特征在于：钢拱片(1)的厚度为1～2cm、宽度为20～50cm；拱片支架(2)的拱片卡槽的宽度为钢拱片(1)厚度的1.5～2.0倍，拱片卡槽的深度为3～5cm；拱脚(3)为I16工字钢。4.如权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李正，
申请(专利权)人：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：