專利名稱：一種黃土含水地質(zhì)硐室噴射混凝土支護(hù)施工方法
一種黃土含水地質(zhì)硐室噴射混凝土支護(hù)施工方法[技術(shù)領(lǐng)域]
本發(fā)明涉及地下構(gòu)筑物施工方法，具體是用于黃土含水地質(zhì)硐室的噴射混凝土支護(hù)施工方法。[背景技術(shù)]
目前，含水軟弱破碎圍巖地質(zhì)硐室施工，一般采用管棚預(yù)注漿、錨桿、鋼拱架聯(lián)合初期支護(hù)施工技術(shù)的施工方法。然而，就具體在含水黃土地質(zhì)中開挖隧道，缺點(diǎn)是，采用管棚預(yù)注漿及先施工錨桿，兩道施工工序均會破壞原含水黃土結(jié)構(gòu)，開挖面長時間暴露松弛， 多次擾動切割具有垂直節(jié)理的黃土，嚴(yán)重降低了黃土隧道開挖面上黃土的自穩(wěn)能力。加之， 錨桿施工需要占用一定時間，封閉圍巖周期較長。往往造成圍巖掉塊形成局部空腔，輕則增加初期噴射混凝土數(shù)量，工程成本增加；重則隧道拱頂下沉垮塌，或隧道整體落拱，造成工程事故。由于該地質(zhì)施工時需開挖弧形導(dǎo)坑，預(yù)留核心土，造成錨桿施工困難；鋼拱架側(cè)向噴射混凝土不密實(shí)，有時有小的局部空腔。
一般有垂直構(gòu)造節(jié)理黃土含水地質(zhì)中，管棚施設(shè)會切割柱狀黃土，同時黃土中的潛水會沿管棚管外壁聚集，局部含水量增大，黃土強(qiáng)度降低，粘結(jié)力下降，該粘結(jié)力小于土塊自重時，黃土硐室凌空面將坍塌。[發(fā)明內(nèi)容]
本發(fā)明的目的是解決，控制初期支護(hù)拱頂下沉、防止安裝錨桿時擾動黃土造成黃土垮塌、減少噴射混凝土量及提高鋼拱架周圍混凝土密實(shí)度保證結(jié)構(gòu)耐久性問題，提供一種能使支護(hù)施工更加安全穩(wěn)定的施工方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的設(shè)計一種黃土含水地質(zhì)硐室噴射混凝土支護(hù)施工方法，包括硐體結(jié)構(gòu)、管棚施工步驟、超前小導(dǎo)管施工步驟、鎖腳錨管施工步驟、系統(tǒng)錨桿施工步驟、壓注水泥漿施工步驟，其特征在于施工時將硐體分為上部拱體、中部核心土、腰部拱墻體和底部仰拱體，局部降低黃土含水量，在硐室內(nèi)建設(shè)上部拱體開挖臨時支護(hù)受力體系、預(yù)留錨桿孔， 所述的方法主要包括如下步驟，
步驟一對所述硐體進(jìn)行管棚施工步驟，在建設(shè)后的管棚位置下方安裝1榀鋼拱架，管棚位置處鉆若干管棚管孔，將預(yù)先在管棚管壁上打有若干小孔，并在管棚管內(nèi)填充有吸水劑的管棚管插入所述管孔中，管棚管末端與鋼拱架焊接，每施工5 9榀鋼拱架，施工 1組管棚管，形成上部拱體開挖臨時支護(hù)受力體系；
步驟二 對所述硐體進(jìn)行超前小導(dǎo)管施工步驟，在小導(dǎo)管上開設(shè)若干小孔，用吸水劑替換小導(dǎo)管中的注漿，每施工3 5榀鋼拱架，施工1組小導(dǎo)管，小導(dǎo)管末端與鋼拱架焊接，形成上部拱體開挖臨時支護(hù)受力體系；
步驟三對所述硐體上拱部進(jìn)行弧形開挖，預(yù)留拱部核心土支撐掌子面；
步驟四立設(shè)鋼拱架5 9榀或3 5榀；
步驟五初次噴射混凝土并安裝預(yù)留錨桿孔芯棒，然后掛設(shè)鋼筋網(wǎng)；
步驟六對所述的鋼拱架進(jìn)行鎖腳錨管安裝施工，先鉆孔，然后將預(yù)先在錨管壁上開設(shè)有若干小孔，并在管內(nèi)填充吸水劑的鎖腳錨管安裝入孔內(nèi)，與鋼拱架焊接固定；
步驟七二次復(fù)噴混凝土，預(yù)留錨桿孔成型；
步驟八對硐室進(jìn)行系統(tǒng)錨桿安裝施工，然后再次噴混凝土至覆蓋鋼拱架3 5 cm ；
步驟九密實(shí)壓注水泥漿。
步驟十對腰部開挖2 3米，腰部拱墻體上掛設(shè)鋼筋網(wǎng)、立設(shè)鋼拱架，錨噴混凝土 ；然后對底部仰拱進(jìn)行開挖2 3米，掛設(shè)鋼筋網(wǎng)、立設(shè)鋼拱架，噴射混凝土，二次模筑混凝土填充仰拱，然后對整個拱墻進(jìn)行二次鋼筋混凝土襯砌。
所述的安設(shè)鋼筋網(wǎng)的具體步驟為，在混凝土上掛設(shè)200X200mm網(wǎng)格的鋼筋網(wǎng)，將鋼筋網(wǎng)點(diǎn)焊接在鋼拱架的背后。
所述的預(yù)留錨桿孔施工的具體步驟是，在噴射混凝土前預(yù)設(shè)錨桿孔芯棒，然后在混凝土成型以后拔出所述的芯棒。
所述的系統(tǒng)錨桿施工具體步驟是，以預(yù)留的錨桿孔作為導(dǎo)向鉆錨桿孔，然后安裝錨桿、錨桿尾部與鋼拱架焊接。沿鋼拱架在隧道開挖前進(jìn)方向側(cè)預(yù)埋注漿管并臨時封堵，完成噴射混凝土找平后，當(dāng)混凝土強(qiáng)度在90%及以上時，壓注水泥漿。
所述的吸水劑是生石灰等吸水材料。
本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
管棚注漿改為預(yù)填充吸水劑，吸收含水黃土的部分潛水，防止黃土中潛水沿管外壁聚集。減少因施工擾動含水黃土泌水，可適當(dāng)提高管棚周邊黃土的強(qiáng)度和粘結(jié)力，提高黃土的自穩(wěn)能力，提高圍巖穩(wěn)定性；
預(yù)留錨桿孔除了可以方便施工、精準(zhǔn)安裝錨桿，減少黃土掉塊、垮塌外，還可以使硐室開挖噴錨混凝土初期支護(hù)的受力體系更趨近合理，保證了黃土成拱效應(yīng)。
初期支護(hù)噴射混凝土背后沿鋼拱架壓注水泥漿，提高結(jié)構(gòu)與圍巖間密實(shí)度。鋼筋混凝土初期支護(hù)結(jié)構(gòu)體系受力趨向均勻合理，整體穩(wěn)定性提高，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性有保證。 防止初期支護(hù)噴射混凝土拱部整體沉落。[


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圖1是本發(fā)明的施工橫斷面圖2是本發(fā)明的鋼拱架節(jié)點(diǎn)詳圖3是本發(fā)明的施工縱斷面圖4是本發(fā)明的施工平面圖中1.系統(tǒng)錨桿2.小導(dǎo)管(管棚管)3.鋼筋網(wǎng)4.注漿管5.鋼拱架6.預(yù)留錨桿孔芯棒7.黃土 8.混凝土 9.鎖腳錨管10.上部拱體二次襯砌混凝土 11.隧底填充混凝土。[具體實(shí)施方式
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結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，這種裝置的制造技術(shù)對本專業(yè)的人來說是非常清楚的。
實(shí)施例
A、對所述硐體進(jìn)行管棚施工步驟，在建設(shè)后的管棚位置下方安裝1榀鋼拱架，管棚位置處鉆若干管棚管孔，將預(yù)先在管棚管壁上打有若干小孔，并在管棚管內(nèi)填充有吸水劑的管棚管插入所述管孔中，管棚管末端與鋼拱架焊接，每施工5 9榀鋼拱架，施工1組管棚管，形成上部拱體開挖臨時支護(hù)受力體系；
管棚法或稱傘拱法，是地下結(jié)構(gòu)工程淺埋暗挖時的超強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)。其實(shí)質(zhì)是在擬開挖的地下隧道或結(jié)構(gòu)工程的襯砌拱圈隱埋弧線上，預(yù)先鉆孔并安設(shè)慣性矩較大的厚壁鋼管，起臨時超前支護(hù)作用，防止土層坍塌和地表下沉，以保證掘進(jìn)與后續(xù)支護(hù)工藝安全運(yùn)作。
管棚鉆機(jī)是管棚法施工技術(shù)中最關(guān)鍵的設(shè)備，它的作用是沿著隧道斷面外輪廓超前鉆進(jìn)并安設(shè)管棚管。
B、對所述硐體進(jìn)行超前小導(dǎo)管施工步驟，在小導(dǎo)管上開設(shè)若干小孔，用吸水劑替換小導(dǎo)管中的注漿，在建設(shè)后的小導(dǎo)管位置下方安裝1榀鋼拱架，小導(dǎo)管位置處，鉆若干小導(dǎo)管管孔，將所述的小導(dǎo)管插入所述管孔中，每施工3 5榀鋼拱架，施工1組小導(dǎo)管，小導(dǎo)管末端與鋼拱架焊接，形成上部拱體開挖臨時支護(hù)受力體系；
超前小導(dǎo)管的制作一般采用直徑38 50mm的無縫鋼管制作，滿足承受上部土體荷載為宜。在小導(dǎo)管的前端做成約IOcm長的圓錐狀，在尾端焊接直徑6 8mm鋼筋箍。距后端IOOcm內(nèi)不開孔，剩余部分按20 30cm梅花形布設(shè)直徑6mm的溢漿孔。
小導(dǎo)管注漿是淺埋暗挖隧道支護(hù)的一種措施。在軟弱、破碎地層中鑿空后極易坍塌，且施作超前錨桿比較困難或者結(jié)構(gòu)斷面較大時，應(yīng)采取超前小導(dǎo)管支護(hù)。超前小導(dǎo)管支護(hù)必須配合鋼拱架使用。小導(dǎo)管注漿支護(hù)的一般原則如下鋼管直徑30-50mm鋼管長3-5m， 鋼管鉆設(shè)孔其間距為100-150mm，鋼管沿拱的環(huán)向布置間距為300-500mm.鋼管沿拱的環(huán)向外插角為5° -15°，小導(dǎo)管是受力桿件，因此兩排小導(dǎo)管在縱向應(yīng)有一定搭接長度，鋼管沿隧道縱向的搭接長度一般不小于lm。導(dǎo)管安裝前應(yīng)將工作面封閉嚴(yán)密、牢固，清理干凈， 并測放出鉆設(shè)位置后方可施工.
采用小導(dǎo)管加固時，為保證工作面穩(wěn)定和掘進(jìn)安全，應(yīng)確保小導(dǎo)管安裝位置正確和足夠的有效長度，嚴(yán)格控制好小導(dǎo)管的鉆設(shè)角度。用作小導(dǎo)管的鋼管鉆有注漿孔，以便向土體進(jìn)行注漿加固，也有利于提高小導(dǎo)管自身剛度和強(qiáng)度。
小導(dǎo)管在隧道開挖時承受地層的壓力，為保證灌漿質(zhì)量防止漏漿，小導(dǎo)管的尾部需設(shè)置封堵孔。
C、硐體拱部弧形導(dǎo)坑開挖0.5米左右，預(yù)留核心土支撐掌子面；
D、立設(shè)鋼拱架5 9榀或3 5榀，安裝預(yù)留錨桿孔芯棒，初噴混凝土 ；
E、掛鋼筋網(wǎng)(@20(^200mm網(wǎng)格)，鋼筋網(wǎng)點(diǎn)焊在鋼拱架背后；
F、安裝鎖腳錨管，將管壁打孔，管內(nèi)充填吸水劑鎖腳錨管打入土中，并與鋼拱架拱腳連接固定；
G、復(fù)噴混凝土，厚度以接近覆蓋鋼拱架為宜；
H、以預(yù)留錨桿孔作為導(dǎo)向鉆錨桿孔、安裝系統(tǒng)錨桿、尾部與鋼拱架焊接固定；采用可拔芯棒預(yù)留錨桿孔，錨桿安裝速度快、位置精準(zhǔn)，與鋼拱架連接可靠。
通俗地解釋，系統(tǒng)錨桿就是為保證地下洞室圍巖、地面邊坡、地基的穩(wěn)定安全而采5用的一種錨固措施，一般是全開挖面網(wǎng)格布設(shè)，系統(tǒng)錨桿有多種類型，錨桿縱、橫間距一般為1. 5 2m，直徑一般多在20mm以上，單根錨桿的抗拔力一般大于5t以上。系統(tǒng)錨桿一般與開挖面上的噴混凝土層同時采用，聯(lián)合受力。有時也可采用D25的中空注漿錨桿代替。
I、沿鋼拱架隧道開挖前進(jìn)方向側(cè)預(yù)埋注漿管并臨時封堵；
J、復(fù)噴混凝土找平；
K、初期支護(hù)噴射混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%及以上時，壓注水泥漿
L、對腰部開挖(左右側(cè)跳馬口開挖，長度2_3m)，腰部拱體上掛設(shè)鋼筋網(wǎng)、立設(shè)鋼拱架，錨噴混凝土 ；然后對底部仰拱進(jìn)行開挖(左右側(cè)跳馬口開挖，長度2-3m)，混凝土噴射，二次襯砌混凝土模筑填充仰拱、然后對腰部及以上的拱體進(jìn)行二次混凝土襯砌。
鎖腳錨管內(nèi)預(yù)充填了生石灰(或其它)吸水劑，施工時段局部降低黃土的含水量， 提高黃土強(qiáng)度，增加其自穩(wěn)能力；硐室開挖后先噴射一定厚度混凝土，顯著縮短了開挖面黃土暴露時間，硐室開挖凌空面得到有效支護(hù)后再施工錨桿，減少對圍巖的擾動，有效防止洞頂拱部黃土松弛掉塊，減少初期支護(hù)噴射混凝土量，提高鋼筋混凝土初期支護(hù)工程質(zhì)量。
實(shí)施例二，如圖1 4所示
I、上弧形導(dǎo)坑開挖，一般為0. 5m，及時施工拱部初期支護(hù)；
II、拱部掛鋼筋網(wǎng)，立設(shè)鋼拱架，初噴混凝土 ；
III、開挖核心土，安裝系統(tǒng)錨桿，二次噴混凝土至標(biāo)準(zhǔn)；
IV、腰部開挖(左右側(cè)跳馬口開挖，長度2_3m)；
V、腰部拱墻掛鋼筋網(wǎng)，立設(shè)鋼拱架，錨噴混凝土 ；
VI、仰拱開挖(左右側(cè)跳馬口開挖，長度2_3m)；
VII、仰拱掛鋼筋網(wǎng)，立設(shè)鋼拱架，噴混凝土 ；
VIII、仰拱填充，混凝土模筑；
IX、拱墻部分二次混凝土模筑襯砌。
權(quán)利要求
1.一種黃土含水地質(zhì)硐室噴射混凝土支護(hù)施工方法，包括硐體結(jié)構(gòu)、管棚施工步驟、超前小導(dǎo)管施工步驟、鎖腳錨管施工步驟、系統(tǒng)錨桿施工步驟、壓注水泥漿施工步驟，其特征在于施工時將硐體分為上部拱體、中部核心土、腰部拱墻體和底部仰拱體，局部降低黃土含水量，在硐室內(nèi)建設(shè)上部拱體開挖臨時支護(hù)受力體系、預(yù)留錨桿孔，所述的方法主要包括如下步驟，步驟一對所述硐體進(jìn)行管棚施工步驟，在建設(shè)后的管棚位置下方安裝1榀鋼拱架，管棚位置處鉆若干管棚管孔，將預(yù)先在管棚管壁上打有若干小孔，并在管棚管內(nèi)填充有吸水劑的管棚管插入所述管孔中，管棚管末端與鋼拱架焊接，每施工5 9榀鋼拱架，施工1組管棚管，形成上部拱體開挖臨時支護(hù)受力體系；步驟二 對所述硐體進(jìn)行超前小導(dǎo)管施工步驟，在小導(dǎo)管上開設(shè)若干小孔，用吸水劑替換小導(dǎo)管中的注漿，在建設(shè)后的小導(dǎo)管位置下方安裝1榀鋼拱架，小導(dǎo)管位置處，鉆若干小導(dǎo)管管孔，將所述的小導(dǎo)管插入所述管孔中，每施工3 5榀鋼拱架，施工1組小導(dǎo)管，小導(dǎo)管末端與鋼拱架焊接，形成上部拱體開挖臨時支護(hù)受力體系；步驟三對所述硐體上拱部進(jìn)行弧形開挖，預(yù)留拱部核心土支撐掌子面； 步驟四立設(shè)鋼拱架5 9榀或3 5榀； 步驟五初次噴射混凝土并安裝預(yù)留錨桿孔芯棒，然后掛設(shè)鋼筋網(wǎng)； 步驟六對所述的鋼拱架進(jìn)行鎖腳錨管安裝施工，先鉆孔，然后將預(yù)先在錨管壁上開設(shè)有若干小孔，并在管內(nèi)填充吸水劑的鎖腳錨管安裝入孔內(nèi)，與鋼拱架焊接固定； 步驟七二次復(fù)噴混凝土，預(yù)留錨桿孔成型；步驟八對硐室進(jìn)行系統(tǒng)錨桿安裝施工，然后再次噴混凝土至覆蓋鋼拱架3 5cm ； 步驟九密實(shí)壓注水泥漿。
2.如權(quán)利要求1所述的一種黃土含水地質(zhì)硐室噴射混凝土支護(hù)施工方法，其特征在所述的方法還包括如下步驟，步驟十對腰部開挖2 3米，腰部拱墻體上掛設(shè)鋼筋網(wǎng)、立設(shè)鋼拱架，錨噴混凝土 ；然后對底部仰拱進(jìn)行開挖2 3米，掛設(shè)鋼筋網(wǎng)、立設(shè)鋼拱架，噴射混凝土，二次模筑混凝土填充仰拱，然后對整個拱墻進(jìn)行二次鋼筋混凝土襯砌。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種黃土含水地質(zhì)硐室噴射混凝土支護(hù)施工方法，其特征在于所述的安設(shè)鋼筋網(wǎng)的具體步驟為，在混凝土上掛設(shè)200 X 200mm網(wǎng)格的鋼筋網(wǎng)，將鋼筋網(wǎng)點(diǎn)焊接在鋼拱架的背后。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種黃土含水地質(zhì)硐室噴射混凝土支護(hù)施工方法，其特征在于所述的預(yù)留錨桿孔施工的具體步驟是，在噴射混凝土前預(yù)設(shè)錨桿孔芯棒，然后在混凝土成型以后拔出所述的芯棒。
5.如權(quán)利要求1或2所述的一種黃土含水地質(zhì)硐室噴射混凝土支護(hù)施工方法，其特征在于所述的系統(tǒng)錨桿施工具體步驟是，以預(yù)留的錨桿孔作為導(dǎo)向鉆錨桿孔，然后安裝錨桿、 錨桿尾部與鋼拱架焊接。沿鋼拱架在隧道開挖前進(jìn)方向側(cè)預(yù)埋注漿管并臨時封堵，完成噴射混凝土找平后，當(dāng)混凝土強(qiáng)度在90%及以上時，壓注水泥漿。
6.如權(quán)利要求1或2所述的一種黃土含水地質(zhì)硐室噴射混凝土支護(hù)施工方法，其特征在于所述的吸水劑是生石灰。
全文摘要
本發(fā)明涉及地下構(gòu)筑物施工方法，具體是用于黃土含水地質(zhì)硐室的噴射混凝土支護(hù)施工方法，包括硐體結(jié)構(gòu)、管棚施工步驟、超前小導(dǎo)管施工步驟、鎖腳錨管施工步驟、系統(tǒng)錨桿施工步驟，施工時將硐體分為上部拱體、中部核心土、下部仰拱體，局部降低黃土含水量、在硐室內(nèi)建設(shè)初期支護(hù)受力體系、預(yù)留錨桿孔，本發(fā)明管棚注漿改為預(yù)填充吸水劑，吸收含水黃土的部分潛水，提高了黃土的自穩(wěn)能力，提高圍巖穩(wěn)定性；預(yù)留錨桿孔可以精準(zhǔn)安裝錨桿，使得硐室開挖噴錨混凝土初期支護(hù)的受力體系更趨近合理，擴(kuò)大了黃土成拱效應(yīng)，初期支護(hù)噴射混凝土背后沿鋼拱架壓注水泥漿，提高結(jié)構(gòu)與圍巖間密實(shí)度，鋼筋混凝土初期支護(hù)結(jié)構(gòu)體系受力趨向均勻合理，整體穩(wěn)定性提高。
文檔編號E21D20/00GK102518451SQ20111045811
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者吳占東, 林云, 王勇 申請人:中鐵上海工程局有限公司