流塑態(tài)淤泥層的礦山法隧道密閉超前支護(hù)體系及構(gòu)建方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及流塑態(tài)淤泥層的礦山法隧道密閉超前支護(hù)體系及構(gòu)建方法。暗挖法隧道對(duì)地層的變形要求極為嚴(yán)格，且施工中伴隨著長期滲漏管線形成的拱頂淤泥或無自穩(wěn)能力的砂層等施工難題。本發(fā)明在礦山法隧道開挖前，在工作井內(nèi)壁對(duì)礦山法斷面輪廓外放線，沿?cái)嗝孑喞夥啪€走向分段切斷工作井圍護(hù)樁，在切斷處打設(shè)鄰接反向的C型或U型槽鋼，在C型或U型槽鋼開口處打設(shè)鋼焊管，通過鋼焊管對(duì)開挖輪廓外的流塑狀態(tài)淤泥地層進(jìn)行注漿，形成注漿土體。本發(fā)明，由C型或U型槽鋼、鋼焊管、注漿土體三者協(xié)同作用，形成連續(xù)、剛性、密閉的支護(hù)體系，對(duì)上部無自穩(wěn)能力的淤泥或者砂層形成支撐，施工簡單、安全性高、施工風(fēng)險(xiǎn)低的優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
【專利說明】
流塑態(tài)淤泥層的礦山法隧道密閉超前支護(hù)體系及構(gòu)建方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及隧道工程結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種流塑態(tài)淤泥層的礦山法隧道密閉超前支護(hù)體系及構(gòu)建方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前越來越多的城市軌道交通和市政工程，由于通道或風(fēng)道等隧道結(jié)構(gòu)需下穿重要交通通路和無法改迀的重要管線等情況，而必須采用礦山法施工。暗挖法隧道對(duì)地層的變形要求極為嚴(yán)格，且施工中伴隨著長期滲漏管線形成的拱頂淤泥或無自穩(wěn)能力的砂層等施工難題。因此，礦山法超前支護(hù)措施的選擇就顯得尤為重要。
[0003]一般的礦山法超前支護(hù)措施主要依靠Φ42，t=3.25mm、Φ 25，t=2.75mm等鋼焊管制作的超前小導(dǎo)管或大管棚等管狀材料輔以注漿來實(shí)現(xiàn)。經(jīng)驗(yàn)表明，這種結(jié)構(gòu)在一般的粘性土、粉土、砂層中均有一定效果，但在無自穩(wěn)能力的砂層，或開挖范圍內(nèi)長期受到臨近管線滲漏影響而存在大范圍流塑淤泥的地層，大管棚、小導(dǎo)管等傳統(tǒng)的支護(hù)方式由于不能形成密閉的支護(hù)體系，難于發(fā)揮作用，均不能對(duì)上部的淤泥形成有效支護(hù)，嚴(yán)重影響施工安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種流塑態(tài)淤泥層的礦山法隧道密閉超前支護(hù)體系及構(gòu)建方法，達(dá)到對(duì)上部淤泥形成有效支護(hù)的目的。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
流塑態(tài)淤泥層的礦山法隧道密閉超前支護(hù)體系，包括工作井及工作井圍護(hù)粧，其特征在于:
礦山法斷面輪廓外設(shè)置有斷面輪廓外的放線，沿?cái)嗝孑喞獾姆啪€的走向設(shè)置有工作井圍護(hù)粧的分段切斷口，分段切斷口處設(shè)置有鄰接反向的C型或U型槽鋼，在C型或U型槽鋼的開口處設(shè)置有鋼焊管。
[0006]斷面外側(cè)的淤泥或砂層中通過鋼焊管有注漿形成注漿土體。
[0007]流塑態(tài)淤泥層的礦山法隧道密閉超前支護(hù)體系的構(gòu)建方法，其特征在于:
包括以下步驟:
步驟一:在施工工作井內(nèi)對(duì)礦山法斷面進(jìn)行放線，沿開挖輪廓外0.5m布置斷面輪廓外的放線；沿?cái)嗝孑喞獾姆啪€的布置孔位，破除工作井井壁第一根工作井圍護(hù)粧，切斷鋼筋；
步驟二:在切斷的工作井圍護(hù)粧處，利用破除粧后的空隙，使用重型氣動(dòng)夯錘，打入第一段C型或U型槽鋼；
步驟三:重復(fù)步驟一、二，沿著斷面輪廓外的放線的布置路徑，緊貼上一段打入的C型或U型槽鋼，與上一段C型或U型槽鋼開口方向相反，打入下一段C型或U型槽鋼；
步驟四:在上一段已經(jīng)打入土體的C型或U型槽鋼的開口方向外側(cè)，打入預(yù)先加工好的厚壁的鋼焊管，角度隨C型或U型槽鋼角度，隨即利用鋼焊管對(duì)前方斷面外側(cè)的淤泥或砂層進(jìn)行注漿；
步驟五:重復(fù)步驟一至四。
[0008]步驟四中，注漿材料為水玻璃+水泥漿組合漿液、水玻璃+無收縮水泥組合漿液或水泥漿+化學(xué)固沙劑組合漿液。
[0009]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明涉及的材料均為便于獲得的常規(guī)材料，材料尺寸均為常規(guī)類型，便于直接在市場采購；
2、本發(fā)明的超前支護(hù)體系由槽鋼+小導(dǎo)管+注漿材料三道支護(hù)措施協(xié)調(diào)共同作用，形成連續(xù)、剛性、密閉的支護(hù)體系，對(duì)上部無自穩(wěn)能力的淤泥或者砂層形成支撐，保證了礦山法隧道開挖的可實(shí)施性和安全性，并降低了施工風(fēng)險(xiǎn)；
3、本發(fā)明操作簡單，利于施工實(shí)施。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的槽鋼綜合超前支護(hù)體系布置位置示意，以及與工作井圍護(hù)粧、相對(duì)淤泥、砂層等不良地質(zhì)、相對(duì)于開挖斷面的相對(duì)位置關(guān)系示意圖。
[0011]圖2為本發(fā)明的槽鋼綜合超前支護(hù)體系細(xì)部結(jié)構(gòu)示意圖，包括組成支護(hù)體系的主要構(gòu)成材料及相對(duì)位置關(guān)系示意圖。
[0012]圖中，1-礦山法斷面，2-斷面外側(cè)的淤泥或砂層，3-工作井圍護(hù)粧，4-斷面輪廓外的放線，5-C型或U型槽鋼，6-鋼焊管。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0014]本發(fā)明涉及的流塑態(tài)淤泥層的礦山法隧道密閉超前支護(hù)體系及構(gòu)建方法，是一種適用于暗挖隧道的、利用工作井圍護(hù)粧、C型或U型槽鋼、鋼焊管、注漿材料等支護(hù)體系，來實(shí)現(xiàn)流塑狀淤泥或無自穩(wěn)能力砂層的礦山法暗挖隧道超前支護(hù)結(jié)構(gòu)的方法。該方法在隧道開挖前，預(yù)先在初支結(jié)構(gòu)外側(cè)的范圍內(nèi)打設(shè)鄰接反向連續(xù)的槽鋼結(jié)構(gòu)組合體，形成支護(hù)體系的骨架，并在槽鋼的槽內(nèi)打設(shè)小導(dǎo)管，對(duì)地層進(jìn)行注漿，同時(shí)對(duì)槽鋼的體系進(jìn)行加強(qiáng)和補(bǔ)充。這種方法是在流塑狀態(tài)淤泥地層中采用槽鋼+小導(dǎo)管+注漿材料三者協(xié)同作用，形成連續(xù)、剛性、密閉的支護(hù)體系，實(shí)現(xiàn)以往加固方式對(duì)地層的改良效果，形成隔離、密封流塑狀態(tài)粘土的能力，達(dá)到對(duì)上部淤泥形成有效支護(hù)的目的，利用這種方法在礦山法隧道設(shè)計(jì)中是比較經(jīng)濟(jì)適用的，且具有現(xiàn)場施工簡單、安全性高、施工風(fēng)險(xiǎn)低的優(yōu)點(diǎn)。
[0015]本發(fā)明涉及的流塑態(tài)淤泥層的礦山法隧道密閉超前支護(hù)體系，包括工作井及工作井圍護(hù)粧3，礦山法斷面I輪廓外設(shè)置有斷面輪廓外的放線4，沿?cái)嗝孑喞獾姆啪€4的走向設(shè)置有工作井圍護(hù)粧3的分段切斷口，分段切斷口處設(shè)置有鄰接反向的C型或U型槽鋼5，在C型或U型槽鋼5的開口處設(shè)置有鋼焊管6。斷面外側(cè)的淤泥或砂層2中通過鋼焊管6有注漿形成注漿土體。由C型或U型槽鋼5、鋼焊管6、注漿土體三者協(xié)同作用，形成連續(xù)、剛性、密閉的支護(hù)體系，對(duì)上部無自穩(wěn)能力的淤泥或者砂層形成支撐。
[0016]其中，C型或U型槽鋼5為20#_40#槽鋼或相應(yīng)尺寸C型槽鋼，可根據(jù)斷面尺寸、上部淤泥質(zhì)不良地層分布、氣動(dòng)夯錘功率和市場可獲得情況綜合確定;鋼焊管6為DN40-DN60的厚壁的焊接鋼管，管徑應(yīng)根據(jù)注漿壓力、匹配的相應(yīng)槽鋼或C槽鋼尺寸確定;注漿土體可為水玻璃+水泥漿組合漿液、水玻璃+無收縮水泥組合漿液、水泥漿+化學(xué)固沙劑等不同組合，依據(jù)地層特點(diǎn)選用。
[0017]上述流塑態(tài)淤泥層的礦山法隧道密閉超前支護(hù)體系的構(gòu)建方法，包括以下步驟:步驟一:在施工工作井內(nèi)對(duì)礦山法斷面I進(jìn)行放線，沿開挖輪廓外0.5m布置斷面輪廓外的放線4;沿?cái)嗝孑喞獾姆啪€4的布置孔位，破除工作井井壁第一根工作井圍護(hù)粧3，切斷鋼筋;如遇滲漏流失泥水量較大，應(yīng)以噴砼進(jìn)行封閉；
步驟二:在切斷的工作井圍護(hù)粧3處，利用破除粧后的空隙，使用重型氣動(dòng)夯錘，打入第一段C型或U型槽鋼5;需保證兩段槽鋼反向緊貼、互相咬合相切，形成基本密閉的體系；
步驟三:重復(fù)步驟一、二，沿著斷面輪廓外的放線4的布置路徑，緊貼上一段打入的C型或U型槽鋼5，與上一段C型或U型槽鋼5開口方向相反，打入下一段C型或U型槽鋼5;
步驟四:在上一段已經(jīng)打入土體的C型或U型槽鋼5的開口方向外側(cè)，打入預(yù)先加工好的厚壁的鋼焊管6，角度隨C型或U型槽鋼5角度，隨即利用鋼焊管6對(duì)前方斷面外側(cè)的淤泥或砂層2進(jìn)行注漿；
步驟五:重復(fù)步驟一至四。
[0018]本發(fā)明的內(nèi)容不限于實(shí)施例所列舉，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本發(fā)明說明書而對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.流塑態(tài)淤泥層的礦山法隧道密閉超前支護(hù)體系，包括工作井及工作井圍護(hù)粧(3)，其特征在于: 礦山法斷面(I)輪廓外設(shè)置有斷面輪廓外的放線(4)，沿?cái)嗝孑喞獾姆啪€(4)的走向設(shè)置有工作井圍護(hù)粧(3)的分段切斷口，分段切斷口處設(shè)置有鄰接反向的C型或U型槽鋼(5)，在C型或U型槽鋼(5)的開口處設(shè)置有鋼焊管(6)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流塑態(tài)淤泥層的礦山法隧道密閉超前支護(hù)體系，其特征在于: 斷面外側(cè)的淤泥或砂層(2)中通過鋼焊管(6)有注漿形成注漿土體。3.流塑態(tài)淤泥層的礦山法隧道密閉超前支護(hù)體系的構(gòu)建方法，其特征在于: 包括以下步驟: 步驟一:在施工工作井內(nèi)對(duì)礦山法斷面(I)進(jìn)行放線，沿開挖輪廓外0.5m布置斷面輪廓外的放線(4);沿?cái)嗝孑喞獾姆啪€(4)的布置孔位，破除工作井井壁第一根工作井圍護(hù)粧(3)，切斷鋼筋； 步驟二:在切斷的工作井圍護(hù)粧(3)處，利用破除粧后的空隙，使用重型氣動(dòng)夯錘，打入第一段C型或U型槽鋼(5); 步驟三:重復(fù)步驟一、二，沿著斷面輪廓外的放線(4)的布置路徑，緊貼上一段打入的C型或U型槽鋼(5)，與上一段C型或U型槽鋼(5)開口方向相反，打入下一段C型或U型槽鋼(5); 步驟四:在上一段已經(jīng)打入土體的C型或U型槽鋼(5)的開口方向外側(cè)，打入預(yù)先加工好的厚壁的鋼焊管(6)，角度隨C型或U型槽鋼(5)角度，隨即利用鋼焊管(6)對(duì)前方斷面外側(cè)的淤泥或砂層(2)進(jìn)行注漿； 步驟五:重復(fù)步驟一至四。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的流塑態(tài)淤泥層的礦山法隧道密閉超前支護(hù)體系的構(gòu)建方法，其特征在于: 步驟四中，注漿材料為水玻璃+水泥漿組合漿液、水玻璃+無收縮水泥組合漿液或水泥漿+化學(xué)固沙劑組合漿液。
【文檔編號(hào)】E21D11/14GK106089260SQ201610650530
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月10日 公開號(hào)201610650530.X, CN 106089260 A, CN 106089260A, CN 201610650530, CN-A-106089260, CN106089260 A, CN106089260A, CN201610650530, CN201610650530.X
【發(fā)明人】段亞剛, 王立新, 倪飛, 賈少春, 魏慶繁, 戴志仁, 蔣清國, 王天明, 王海祥, 張海
【申請人】中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司