浅埋深隧洞开挖支护方法技术

本发明专利技术公开了一种浅埋深隧洞穿越富水地层的开挖支护方法及支护结构，涉及隧洞工程领域，目的是提高超前排水效率，提高支护结构的稳固性。本发明专利技术采用的技术方案是：浅埋深隧洞开挖支护方法，在隧洞正上方的工作面钻孔，将钻孔作为排水井进行排水，降低地下水水位后开挖隧洞并钻设钻拉杆孔，在钻孔和拉杆孔内放入钢筋骨架和拉杆钢筋并灌注混凝土，形成整体的支护结构，支护结构沿隧洞的轴线间隔布置。浅埋深隧洞支护结构，通过上述的浅埋深隧洞开挖支护方法施工得到。本发明专利技术将钻孔作为排水井进行排水，超前排水效率高，不占用直线工期；支护结构埋设在土体中，不仅安全，而且稳固性好。本发明专利技术用于浅埋深隧洞穿越富水地层的开挖支护。发明专利技术用于浅埋深隧洞穿越富水地层的开挖支护。发明专利技术用于浅埋深隧洞穿越富水地层的开挖支护。

【技术实现步骤摘要】
浅埋深隧洞开挖支护方法


[0001]本专利技术涉及隧洞工程领域，具体是一种浅埋深隧洞在穿越富水地层的开挖支护方法以及支护结构。

技术介绍

[0002]浅埋深隧洞穿越富水地层的开挖难度较大，施工工艺较为复杂，容易发生隧洞塌方等安全事故。目前，主要采用超前排水结合超前支护的施工工艺，在掌子面打超前排水孔对地下水进行预排，隧洞开挖后配合钢支撑、钢筋网片和喷射混凝土进行初期支护，达到顺利开挖的目的。
[0003]上述施工工艺存在以下不足：第一、超前排水效果有限，尤其对于地下水丰富的洞段，在掌子面超前排水耗时较长且无法准确判断地下水排放时间，导致施工进度延迟以及施工费用的增加。第二、超前支护施工占用直线工期，迟缓施工进度。第三、钢支撑需预制成设计的形状及尺寸，钢支撑往往无法与隧洞开挖轮廓紧密贴合，支护效果不佳。第四、钢筋网片铺设在钢支撑的外侧，与围岩之间存在较大空隙，不利于洞顶围岩长期稳定。第五、隧洞采用爆破开挖时，靠近掌子面的钢支撑容易受到损坏，造成支护结构受损，导致安全隐患。第六、钢支撑在地下水的浸泡及运渣车辆碾压下，钢支撑底部容易被掏空，造成较大的安全隐患。

技术实现思路

[0004]本专利技术首先体提供一种浅埋深隧洞开挖支护方法，目的是提高超前排水效率，并提高支护结构的稳固性。
[0005]本专利技术实现上述目的采用的技术方案是：浅埋深隧洞开挖支护方法，包括以下步骤：
[0006]S1、平整场地及确定钻孔点位：在隧洞正上方的地表清出工作面，并沿着隧洞边墙在工作面的投影的外侧布置钻孔点位。
[0007]具体的：钻孔点位至少两列，两列钻孔点位均沿隧洞的轴线方向布置，每列钻孔点位与临近的隧洞边墙所在竖直面的距离为20～40cm，每列钻孔点位的水平间距为50～150cm。
[0008]S2、对各个钻孔点位分别埋设护筒并采用静态泥浆护壁钻进工艺进行钻孔，钻孔的孔底高程低于隧洞底板的高程。
[0009]例如：护筒的内径比桩径大20～40cm，护筒的埋深为200～400cm。
[0010]S3、对钻孔进行清孔并降水：对钻孔进行清孔，清孔后作为排水井进行排水，降低水位。
[0011]例如：当钻孔达到设计深度后，对孔深、孔位进行检查并清孔，清孔采用抽浆法清孔；清孔后，将井管放入钻孔，再将排水管放入井管内，排水管外接水泵进行排水。
[0012]S4、隧洞开挖施工：待隧洞单循环开挖长度范围内的钻孔的水位均低于隧洞底板
的高程后，进行隧洞的单循环开挖，开挖至设计断面尺寸。
[0013]S5、在隧洞轴线两侧各选择一个钻孔并组成一组，在隧洞单循环开挖的洞段选择至少一组钻孔，并在各组钻孔内放入钢筋骨架。
[0014]进一步的是：同组的两个钻孔的中心线与隧洞轴线的距离相等。
[0015]进一步的是：同组的两个钻孔的中心线所在的竖直面与隧洞的轴线垂直。
[0016]进一步的是：各组钻孔沿隧洞的轴线等水平间距布置。
[0017]例如：钢筋骨架包括竖向布置的主筋，以及沿水平面布置的箍筋，钢筋骨架在水平截面上呈长方形，长方形的长边与两个钻孔的中心线所在的竖直面平行。
[0018]具体的：长方形的长边的长度较钻孔直径小50～100mm。
[0019]S6、在隧洞内钻拉杆孔并安装拉杆钢筋：在隧洞的洞壁，沿同组的两个钻孔点对应断面钻拉杆孔，拉杆孔钻至对应侧的排水井内，再在拉杆孔内放入拉杆钢筋，拉杆钢筋的前端与钢筋骨架固定连接，拉杆钢筋的后端位于拉杆孔的孔口外，拉杆钢筋安装完成后，封堵拉杆钢筋后端对应的孔口。
[0020]进一步的是：隧洞同一断面的拉杆孔沿隧洞的竖向中心线轴对称布置，隧洞同一断面的拉杆孔的中心线的延长线均经过隧洞拱顶的圆心。
[0021]例如：拉杆钢筋的前端设置弯钩与钢筋骨架相连，拉杆钢筋的后端与钢筋网片焊接连接，隧洞同一断面的拉杆孔数量为4～8个，且为偶数个。
[0022]S7、隧洞支护施工：在隧洞内壁挂设钢筋网片，钢筋网片与拉杆钢筋的后端固定连接，钢筋网片挂设完成后进行初期支护施工，例如初期支护施工为喷射混凝土。
[0023]S8、初期支护达到设计强度后，在工作面向钻孔内灌注混凝土，钻孔和拉杆孔形成整体的支护结构。
[0024]S9、支护结构达到设计强度后，按照步骤S4～S8开展下一循环的施工，直至隧洞穿越富水地层。
[0025]本专利技术还提供一种浅埋深隧洞支护结构，通过上述的浅埋深隧洞开挖支护方法施工得到，目的同样是提高超前排水效率，并提高支护结构的稳固性。浅埋深隧洞支护结构，隧洞的两个边墙的外侧分别设置一个竖向的桩孔，桩孔的上端穿出地表，桩孔的下端低于隧洞底板对应的高程，隧洞的洞壁与同侧的桩孔之间设置至少两个拉杆孔，拉杆孔的中心线位于两个桩孔所在的竖直面，桩孔内设置钢筋骨架，拉杆孔内设置拉杆钢筋，拉杆钢筋的前端与钢筋骨架相连，钻孔和拉杆孔内灌注混凝土并形成整体的支护结构，支护结构沿隧洞的轴线间隔布置；隧洞的内壁挂设钢筋网片，钢筋网片与拉杆钢筋的后端固定连接，钢筋网片处为隧洞的初期支护结构。
[0026]进一步的是：同一支护结构的两个桩孔的中心线与隧洞轴线的距离相等。例如，桩孔与临近的隧洞边墙所在竖直面的距离为20～40cm。
[0027]进一步的是：各个支护结构所在竖直面相互平行。
[0028]更进一步的是：同一支护结构的两个桩孔的中心线所在平面与隧洞的轴线垂直。
[0029]更进一步的是：各个支护结构沿隧洞的轴线等间隔布置。例如，相邻的支护结构之间的间距为50～150cm。
[0030]具体的：桩孔内钢筋骨架包括竖向布置的主筋，以及沿水平面布置的箍筋，钢筋骨架在水平截面上呈长方形，长方形的长边与两个桩孔的中心线所在的竖直面平行。
[0031]具体的：拉杆钢筋的前端设置弯钩与钢筋骨架相连，拉杆钢筋的后端与钢筋网片焊接连接。
[0032]进一步的是：支护结构的拉杆孔沿隧洞的竖向中心线轴对称布置，并且拉杆孔的中心线的延长线均经过隧洞拱顶的圆心。
[0033]具体的：同一支护结构的拉杆孔的数量为4～8个，且为偶数个。
[0034]具体的：初期支护结构为喷射混凝土形成的结构。
[0035]本专利技术的有益效果是：本专利技术在隧洞正上方的工作面钻孔，将钻孔先作为排水井进行排水，降低隧洞单循环开挖长度范围内的地下水水位，超前排水效率高，并且不占用直线工期。本专利技术后期在钻孔内置入钢筋骨架，钻设拉杆孔并在拉杆孔内安装拉杆钢筋，钻孔和拉杆孔内灌注混凝土，形成整体的钢筋混凝土的支护结构，支护结构不存在运渣车辆碾压底部被掏空的问题，提高了支护结构的稳固性；同时，支护结构埋设在土体中，避免或减轻了爆破开挖对支护结构的损害，提高了支护结构的质量和施工效率。本专利技术直接在隧洞内壁挂设钢筋网片并固定，钢筋网片与围岩紧密贴合，初期支护的钢筋网片与围岩之间不存在间隙，利于隧洞围岩的长期稳定。
[0036]隧洞同一断面的拉杆孔沿隧洞的竖向中心线轴对称本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.浅埋深隧洞开挖支护方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、平整场地及确定钻孔点位：在隧洞正上方的地表清出工作面(1)，并沿着隧洞边墙在工作面(1)的投影的外侧布置钻孔点位；S2、对各个钻孔点位分别埋设护筒并采用静态泥浆护壁钻进工艺进行钻孔，钻孔的孔底高程低于隧洞底板的高程；S3、对钻孔进行清孔并降水：对钻孔进行清孔，清孔后作为排水井(2)进行排水，降低水位；S4、隧洞开挖施工：待隧洞单循环开挖长度范围内的钻孔的水位均低于隧洞底板的高程后，进行隧洞的单循环开挖，开挖至设计断面尺寸；S5、在隧洞轴线两侧各选择一个钻孔并组成一组，在隧洞单循环开挖的洞段选择至少一组钻孔，并在各组钻孔内放入钢筋骨架(3)；S6、在隧洞内钻拉杆孔(4)并安装拉杆钢筋(5)：在隧洞的洞壁，沿同组的两个钻孔点对应断面钻拉杆孔(4)，拉杆孔(4)钻至对应侧的排水井(2)内，再在拉杆孔(4)内放入拉杆钢筋(5)，拉杆钢筋(5)的前端与钢筋骨架(3)固定连接，拉杆钢筋(5)的后端位于拉杆孔(4)的孔口外，拉杆钢筋(5)安装完成后，封堵拉杆钢筋(5)后端对应的孔口；S7、隧洞支护施工：在隧洞内壁挂设钢筋网片，钢筋网片与拉杆钢筋(5)的后端固定连接，钢筋网片挂设完成后进行初期支护(6)施工；S8、初期支护(6)达到设计强度后，在工作面(1)向钻孔内灌注混凝土，钻孔和拉杆孔(4)形成整体的支护结构；S9、支护结构达到设计强度后，按照步骤S4～S8开展下一循环的施工，直至隧洞穿越富水地层。2.如权利要求1所述的浅埋深隧洞开挖支护方法，其特征在于：步骤S1中，钻孔点位至少两列，两列钻孔点位均沿隧洞的轴线方向布置，每列钻孔点位与临近的隧洞边墙所在竖直面的距离为20～40cm，每列钻孔点位的水平间距为50～150c...

【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：发明
国别省市：