【技术实现步骤摘要】
本技术涉及隧道工程领域，具体是一种小断面隧洞超前支护结构。
技术介绍
1、目前，小断面隧洞在软弱破碎且存在地下水的洞段的开挖施工主要采用超前小导管注浆法，通过超前小导管注浆，对超前排水后的岩土体进行预固结，在开挖断面以上形成拱形壳体，增强抵抗隧洞顶部荷载的能力。
2、常规的超前小导管注浆法存在不足，在软弱破碎且存在地下水的洞段，岩土体内的孔隙较多，小导管注浆时，浆液更容易向下进入开挖范围内的岩土体，使开挖范围内的岩土体固结硬化，而开挖范围外的岩土体实际注浆量不足，既造成浆液浪费，还增加了开挖难度和施工风险。另外，小导管的钻孔直径与注浆管的外径适配，一般不大于50mm，导致钻孔数量较多，施工速度缓慢。为了节省造价，小导管的钻孔间距一般控制在20～50cm，小导管间距较大，相邻两根小导管中部的岩土体难以有效固结硬化，造成松散岩土体掉落，存在安全隐患甚至塌方风险。
3、公布号为cn 112538850 a的专利公开了一种适用对树木保护的管廊超前注浆的装置及方法，通过定向注浆解决地下综合管廊的施工中对树木进行保护的问题。该装置包括定向注浆管，定向注浆管是注浆管上设有限制注浆管内的注浆液自出浆孔向注浆管一侧结构扩散的注浆定向板，注浆定向板位于注浆管一侧的纵向外壁上，注浆定向板内侧的注浆管上设有出浆孔，注浆定向板的宽度大于或等于注浆管的直径，注浆定向板的长度大于或等于限制注浆管内的注浆液自出浆孔向注浆管一侧结构扩散的设计长度。定向注浆管通过注浆定向板阻挡注浆液的扩散方向，由于钻孔的孔壁与注浆定向板之间不可避免地存在间
技术实现思路
1、本技术首先提供一种钻孔定向注浆方法，解决现有定向注浆方案不能有效控制浆液扩散方向的问题。
2、本技术采用的技术方案是：钻孔定向注浆方法，包括下述步骤：
3、s1、钻孔施工完成后，将一个板面固定有小导管的隔板插入钻孔，隔板的前端插入至钻孔的孔底或比孔底更深的位置，钻孔的两侧分别为控制注浆侧和定向注浆侧，隔板将小导管的外壁与钻孔的孔壁之间的区域分隔为位于控制注浆侧的第一注浆区和位于定向注浆侧的第二注浆区。其中，小导管前段的管壁设置注浆孔，小导管后段为止浆段。
4、为了便于小导管和隔板插入钻孔，进一步的是：隔板的前端设置三角尖，小导管的前端设置尖锥，隔板的前端插入至钻孔孔底的岩土体内。
5、为了避免第一注浆区和第二注浆区相互连通，进一步的是：隔板的宽度大于或等于钻孔的直径，小导管的外径不大于钻孔的半径；或者，隔板的宽度小于钻孔的直径，小导管固定于隔板的中线位置，在小导管的横截面上，隔板的两端、小导管距离隔板最远的一点对应的外接圆的直径与钻孔的直径一致。
6、为了提高小导管和隔板之间的稳固性，进一步的是：隔板为条状钢板，隔板的一个板面设置弧形槽，弧形槽的直径与小导管的外径适配，小导管焊接固定于隔板的弧形槽内。
7、为了优化小导管和隔板的受力，进一步的是：小导管的长度大于隔板的长度，小导管的后端和隔板的后端重合。例如，小导管焊接固定于隔板的中线位置，小导管比隔板长20cm。
8、小导管和隔板作为一个整体，一般通过打入或顶入的方式施工，为了避免小导管的后端在施工期间出现损坏，也为了便于小导管的注浆，进一步的是：小导管的后端设置加劲箍。例如，小导管由壁厚3.5mm、外径42mm的热轧无缝钢管制成，注浆孔的孔径注浆孔的孔间距20cm并呈梅花型布置，小导管的止浆段的长度不小于30cm。
9、s2、配制砂浆，通过灌浆管向钻孔的第一注浆区灌注砂浆，砂浆灌注完毕后，封闭第一注浆区的孔口。为了加速砂浆的凝固速度，进一步的是：配制砂浆时加入速凝剂。
10、s3、配制浆液，通过小导管对第二注浆区进行注浆。
11、为了保证第二注浆区的注浆质量，进一步的是：先对第二注浆区和小导管的内腔进行清孔，再进行注浆。
12、本技术钻孔定向注浆方法的有益效果是：隔板将小导管的外壁与钻孔的孔壁之间的区域分隔为第一注浆区和第二注浆区，先向第一注浆区灌注砂浆，封闭控制注浆侧的岩土体的孔隙和缝隙，再向第二注浆区通过小导管进行注浆，由于控制注浆侧的岩土体的缝隙和缝隙已被封闭，大部分的浆液只能向定向注浆侧的岩土体进行扩散，从而有效实现定向注浆。
13、本技术还提供一种小断面隧洞超前注浆开挖方法，解决现有超前小导管注浆法对开挖范围内的岩土体固结硬化，既浪费浆液，还增加开挖难度和施工风险的问题，采用的技术方案是：小断面隧洞超前注浆开挖方法，包括下述步骤：
14、a、在靠近掌子面的位置，先清除底脚浮渣，安装钢支撑并进行钢支撑的支护施工。
15、b、在掌子面绘出开挖轮廓线，在起拱线外并沿起拱线方向分别标记钻孔位并钻孔，钻孔方向斜向上。例如，相邻钻孔的间距为30～40cm，各个钻孔的仰角不大于5°。
16、c、按照上述钻孔定向注浆方法的步骤s1在各个钻孔内分别插入一个板面固定有小导管的隔板，并且第一注浆区位于靠近隧洞需要开挖的一侧，第二注浆区位于背对隧洞需要开挖的一侧，小导管和/或隔板的后端与钢支撑固定连接。
17、d、按照上述钻孔定向注浆方法的步骤s2分别向各个钻孔的第一注浆区灌注砂浆。
18、e、按照上述钻孔定向注浆方法的步骤s3分别向各个钻孔的第二注浆区进行注浆，形成拱形固结壳体。
19、f、对隧洞进行开挖、出渣和支护。
20、本技术还提供一种小断面隧洞超前支护结构，是一种按照上述小断面隧洞超前注浆开挖方法的步骤a～e施工得到的结构。小断面隧洞超前支护结构，隧洞靠近掌子面的位置设置钢支撑，隧洞的起拱线的外侧并沿起拱线方向间隔设有钻孔，钻孔中心线的方向斜向上，钻孔内插有一个板面固定有小导管的隔板，隔板的前端位于钻孔的孔底或比孔底更深的位置，小导管和/或隔板的后端与钢支撑固定连接，小导管前段的管壁设置注浆孔，小导管后段设置止浆段，隔板将小导管的外壁与钻孔的孔壁之间的区域分隔为第一注浆区和第二注浆区，第一注浆区位于靠近隧洞需要开挖的一侧并充填砂浆，第二注浆区位于背对隧洞需要开挖的一侧，第二注浆区和注浆管的内腔内为灌注的浆液，固结硬化的砂浆、浆液和钻孔周围的岩土体，以及小导管和隔板共同形成整体的拱形固结壳体。
21、为了便于小导管和隔板插入钻孔，进一步的是：隔板的前端设置三角尖，小导管的前端设置尖锥，隔板的前端位于钻孔孔底的岩土体内。
22、为了避免第一注浆区和第二注浆区相互连通，进一步的是：隔板的宽度大于或等于钻孔的直径，小导管的外径不大于钻孔的半径；或者，隔板的宽度小于钻孔的直径，小导管固定于隔板的中线位置，在小导管的横截面上，隔板的两端、小导管距离隔板最远的一点对应的外接圆的直径与钻孔本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.小断面隧洞超前支护结构，隧洞靠近掌子面的位置设置钢支撑(6)，隧洞的起拱线的外侧并沿起拱线方向间隔设有钻孔(1)，钻孔(1)中心线的方向斜向上，其特征在于：钻孔(1)内插有一个板面固定有小导管(2)的隔板(3)，隔板(3)的前端位于钻孔(1)的孔底或比孔底更深的位置，小导管(2)和/或隔板(3)的后端与钢支撑(6)固定连接，小导管(2)前段的管壁设置注浆孔，小导管(2)后段设置止浆段，隔板(3)将小导管(2)的外壁与钻孔(1)的孔壁之间的区域分隔为第一注浆区(4)和第二注浆区(5)，第一注浆区(4)位于靠近隧洞需要开挖的一侧并充填砂浆，第二注浆区(5)位于背对隧洞需要开挖的一侧，第二注浆区(5)和注浆管的内腔内为灌注的浆液，固结硬化的砂浆、浆液和钻孔(1)周围的岩土体，以及小导管(2)和隔板(3)共同形成整体的拱形固结壳体。
2.如权利要求1所述的小断面隧洞超前支护结构，其特征在于：隔板(3)的前端设置三角尖，小导管(2)的前端设置尖锥，隔板(3)的前端位于钻孔(1)孔底的岩土体内。
3.如权利要求1所述的小断面隧洞超前支护结构，其特征在于：隔板(3)
4.如权利要求1所述的小断面隧洞超前支护结构，其特征在于：隔板(3)为条状钢板，隔板(3)的一个板面设置弧形槽，弧形槽的直径与小导管(2)的外径适配，小导管(2)焊接固定于隔板(3)的弧形槽内。
5.如权利要求1所述的小断面隧洞超前支护结构，其特征在于：小导管(2)的长度大于隔板(3)的长度，小导管(2)的后端和隔板(3)的后端重合。
6.如权利要求5所述的小断面隧洞超前支护结构，其特征在于：小导管(2)焊接固定于隔板(3)的中线位置，小导管(2)比隔板(3)长20cm。
7.如权利要求1～6任一项所述的小断面隧洞超前支护结构，其特征在于：小导管(2)的后端设置加劲箍。
8.如权利要求7所述的小断面隧洞超前支护结构，其特征在于：小导管(2)由壁厚3.5mm、外径42mm的热轧无缝钢管制成，注浆孔的孔径φ8mm，注浆孔的孔间距20cm并呈梅花型布置，小导管(2)的止浆段的长度不小于30cm。
9.如权利要求1～6任一项所述的小断面隧洞超前支护结构，其特征在于：相邻钻孔(1)的间距为30～40cm，钻孔(1)的仰角不大于5°。
...【技术特征摘要】
1.小断面隧洞超前支护结构，隧洞靠近掌子面的位置设置钢支撑(6)，隧洞的起拱线的外侧并沿起拱线方向间隔设有钻孔(1)，钻孔(1)中心线的方向斜向上，其特征在于：钻孔(1)内插有一个板面固定有小导管(2)的隔板(3)，隔板(3)的前端位于钻孔(1)的孔底或比孔底更深的位置，小导管(2)和/或隔板(3)的后端与钢支撑(6)固定连接，小导管(2)前段的管壁设置注浆孔，小导管(2)后段设置止浆段，隔板(3)将小导管(2)的外壁与钻孔(1)的孔壁之间的区域分隔为第一注浆区(4)和第二注浆区(5)，第一注浆区(4)位于靠近隧洞需要开挖的一侧并充填砂浆，第二注浆区(5)位于背对隧洞需要开挖的一侧，第二注浆区(5)和注浆管的内腔内为灌注的浆液，固结硬化的砂浆、浆液和钻孔(1)周围的岩土体，以及小导管(2)和隔板(3)共同形成整体的拱形固结壳体。
2.如权利要求1所述的小断面隧洞超前支护结构，其特征在于：隔板(3)的前端设置三角尖，小导管(2)的前端设置尖锥，隔板(3)的前端位于钻孔(1)孔底的岩土体内。
3.如权利要求1所述的小断面隧洞超前支护结构，其特征在于：隔板(3)的宽度大于或等于钻孔(1)的直径，小导管(2)的外径不大于钻孔(1)的半径；或者，隔板(3)的宽度小于钻孔(1)的直径，小导管(2)固定于隔板(3)的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李正，王进春，张政道，
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：
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