处理隧道顶部不稳定塌方空腔的方法专利检索-.用建筑材料衬砌(E21D11/02E21D11/14优先)专利检索查询-专利查询网

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处理隧道顶部不稳定塌方空腔的方法
申请号	CN201910686758.8	申请日	2019-07-29	公开(公告)号	CN110410111A	公开(公告)日	2019-11-05
申请人	中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司;			发明人	李正; 王进春; 韦才华;
摘要	本发明公开了一种处理隧道顶部不稳定塌方空腔的方法，涉及隧道施工技术领域，解决的技术问题是提供一种技术简单、操作性强、安全快速、造价低且切实有效的处理不稳定塌方空腔的方法。本发明采用的技术方案是：处理隧道顶部不稳定塌方空腔的方法，包括以下步骤：S1制备支撑杆备用；S2对塌方洞渣的处理，形成安装钢支撑的位置；S3在空腔两端设置两榀钢支撑；S4在两榀钢支撑之间施工安装多根支撑杆；S5在支撑杆的上方放置垫板；S6支撑杆和钢支撑之间固定连接；S7回填注浆：S8出渣。处理隧道顶部不稳定塌方空腔的方法采取钢支撑联合支撑杆的支护方法，可快速安全地处理隧道顶部不稳定塌方，避免隧洞顶部发生进一步塌方，确保施工人员安全。
权利要求	1.处理隧道顶部不稳定塌方空腔的方法，其特征在于：包括以下步骤： S1、制备支撑杆(1)备用； S2、对塌方洞渣的处理：调查塌方形成洞渣的量；根据洞渣的量，在空腔两端清理洞渣得到安装钢支撑(2)的位置，或者将洞渣锤击密实形成安装钢支撑(2)的位置； S3、钢支撑(2)支护施工：在空腔两端设置两榀钢支撑(2)； S4、安装支撑杆(1)：在两榀钢支撑(2)之间施工安装多根支撑杆(1)； S5、在支撑杆(1)的上方放置垫板：支撑杆(1)安装完毕后，在支撑杆(1)的上方安装垫板并固定，其中垫板在安装前预留注浆孔； S6、支撑杆(1)和钢支撑(2)之间固定连接； S7、回填注浆：通过注浆孔向空腔内注浆，注浆至少分两次，待前一次注浆达到一定强度后再进行后一次注浆； S8、出渣：回填注浆完毕后，进行出渣工作，并对钢支撑(2)进行加固。 2.如权利要求1所述的处理隧道顶部不稳定塌方空腔的方法，其特征在于：步骤S1中，选用小导管，在小导管内灌注混凝土，混凝土终凝后制得支撑杆(1)。 3.如权利要求2所述的处理隧道顶部不稳定塌方空腔的方法，其特征在于：步骤S1中，小导管由长度为4.5米的无缝钢管制得，小导管的管身无开孔、前端呈锥形；小导管内灌注的混凝土的骨料最大粒径不超过小导管内径的1/4，在灌注过程中将小导管竖立在振动设备上进行振动，将混凝土振动密实，待混凝土终凝后堆存备用。 4.如权利要求1所述的处理隧道顶部不稳定塌方空腔的方法，其特征在于：步骤S2中，若具备出渣条件，通过扒渣机清理出安装钢支撑(2)的位置；否则，用扒渣机将洞渣锤击密实形成安装钢支撑(2)的位置。 5.如权利要求1～4任一权利要求所述的处理隧道顶部不稳定塌方空腔的方法，其特征在于：步骤S3中，钢支撑(2)上间隔30～40cm设置支撑杆安装孔，支撑杆安装孔的直径比支撑杆(1)的直径大2cm；钢支撑(2)包括顶拱部分和边墙部分，顶拱部分和边墙部分分别运进隧道内，再在靠近空腔部位且已经支护的安全洞段进行拼装作业，拼装完成后再移动至对应的位置。 6.如权利要求5所述的处理隧道顶部不稳定塌方空腔的方法，其特征在于：步骤S4中，在远离掌子面一端的钢支撑(2)的外侧，由两名工人配合安装支撑杆(1)，其中一人负责安放支撑杆(1)，另一人通过托举工具将支撑杆(1)的另一端放进钢支撑(2)的支撑杆安装孔内。 7.如权利要求1～4任一权利要求所述的处理隧道顶部不稳定塌方空腔的方法，其特征在于：步骤S5中，垫板为木板，木板的厚度为1cm，木板上预留注浆孔；垫板通过铁丝固定在钢支撑(2)和支撑杆(1)上。 8.如权利要求1～4任一权利要求所述的处理隧道顶部不稳定塌方空腔的方法，其特征在于：步骤S6中，将支撑杆(1)两端和钢支撑(2)之间固定连接，同时在边墙部位施工连接筋并进行挂网，然后在边墙部分喷射混凝土。 9.如权利要求1～4任一权利要求所述的处理隧道顶部不稳定塌方空腔的方法，其特征在于：步骤S7中，注浆分两次，第一次注浆厚度为30～40cm，待前次注浆达到一定强度后再进行第二次注浆，总注浆厚度达到1m后，剩余的空腔回填砂。
说明书全文	处理隧道顶部不稳定塌方空腔的方法技术领域 [0001] 本发明涉及隧道施工技术领域，具体是软弱破碎围岩洞段开挖出渣后，因围岩不稳定在支护前发生塌方导致隧洞顶部出现空时，可采取的一种处理方法。背景技术 [0002] 软弱破碎围岩洞段在开挖出渣后，若围岩不稳定，可能发生塌方并导致隧洞顶部出现空腔。目前对该工况的处理措施包括以下几种方法：第一、在空腔部位施工超前锚杆或超前小导管，并在超前锚杆或超前小导管上方挂网，预留注浆孔后喷射混凝土，待混凝土达到一定强度后向空腔内注浆。第二、在空腔下照常支护，并随时观察围岩情况，加密钢支撑并挂网，预留注浆孔后喷射混凝土，待混凝土达到一定强度后向空腔内注浆。 [0003] 上述第一种处理方法需要先在软弱围岩上钻孔，然后施工超前锚杆或超前小导管，掌子面完全靠围岩进行支撑，施工需要深入围岩内一定长度，难度大且成本较高；同时，施工时会对不稳定空腔造成干扰，且施工时间较长，存在继续垮塌的风险。第二种处理方法需加密钢支撑，导致成本增加且施工时间较长，而且施工人员在不稳定空腔下施工，存在较大安全隐患。发明内容 [0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种技术简单、操作性强、安全快速、造价低且切实有效的处理不稳定塌方空腔的方法。 [0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：处理隧道顶部不稳定塌方空腔的方法，包括以下步骤： [0006] S1、制备支撑杆备用； [0007] 具体的：步骤S1中，选用小导管，在小导管内灌注混凝土，混凝土终凝后制得支撑杆。 [0008] 更具体的：步骤S1中，小导管由长度为4.5米的无缝钢管制得，小导管的管身无开孔、前端呈锥形；小导管内灌注的混凝土的骨料最大粒径不超过小导管内径的1/4，在灌注过程中将小导管竖立在振动设备上进行振动，将混凝土振动密实，待混凝土终凝后堆存备用。 [0009] S2、对塌方洞渣的处理：调查塌方形成洞渣的量；根据洞渣的量，在空腔两端清理洞渣得到安装钢支撑的位置，或者将洞渣锤击密实形成安装钢支撑的位置； [0010] 具体的：步骤S2中，若具备出渣条件，通过扒渣机清理出安装钢支撑的位置；否则，用扒渣机将洞渣锤击密实形成安装钢支撑的位置。 [0011] S3、钢支撑支护施工：在空腔两端设置两榀钢支撑； [0012] 具体的：步骤S3中，钢支撑上间隔30～40cm设置支撑杆安装孔，支撑杆安装孔的直径比支撑杆的直径大2cm；钢支撑包括顶拱部分和边墙部分，顶拱部分和边墙部分分别运进隧道内，再在靠近空腔部位且已经支护的安全洞段进行拼装作业，拼装完成后再移动至对应的位置。 [0013] S4、安装支撑杆：在两榀钢支撑之间施工安装多根支撑杆； [0014] 具体的：步骤S4中，在远离掌子面一端的钢支撑的外侧，由两名工人配合安装支撑杆，其中一人负责安放支撑杆，另一人通过托举工具将支撑杆的另一端放进钢支撑的支撑杆安装孔内。 [0015] S5、在支撑杆的上方放置垫板：支撑杆安装完毕后，在支撑杆的上方安装垫板并固定，其中垫板在安装前预留注浆孔； [0016] 具体的：步骤S5中，垫板为木板，木板的厚度为1cm，木板上预留注浆孔；垫板通过铁丝固定在钢支撑和支撑杆上。 [0017] S6、支撑杆和钢支撑之间固定连接； [0018] 具体的：步骤S6中，将支撑杆两端和钢支撑之间固定连接，同时在边墙部位施工连接筋并进行挂网，然后在边墙部分喷射混凝土。 [0019] S7、回填注浆：通过注浆孔向空腔内注浆，注浆至少分两次，待前一次注浆达到一定强度后再进行后一次注浆； [0020] 具体的：步骤S7中，注浆分两次，第一次注浆厚度为30～40cm，待前次注浆达到一定强度后再进行第二次注浆，总注浆厚度达到1m后，剩余的空腔回填砂。 [0021] S8、出渣：回填注浆完毕后，进行出渣工作，并对钢支撑进行加固。 [0022] 本发明的有益效果是：处理隧道顶部不稳定塌方空腔的方法采取钢支撑联合支撑杆的支护方法，可快速安全地处理隧道顶部不稳定塌方，避免隧洞顶部发生进一步塌方，确保施工人员安全，具体具有以下几点优点：第一、施工工艺较为简单，可操作性强且切实有效，尤其适用于软弱破碎围岩洞段在开挖出渣后，因围岩不稳定在支护前发生塌方导致隧洞顶部出现空腔的处理。第二、成本低，施工难度低，节约了工程投资。第三、施工快速，防止不稳定围岩进一步坍塌；同时，避免了施工人员在空腔下暴露性工作，大大降低了安全隐患。 [0023] 支撑杆选用灌注混凝土的小导管，小导管易于得到，混凝土加强了小导管的抗弯性能，提高了支护结构承载力。附图说明 [0024] 图1是本发明处理隧道顶部不稳定塌方空腔的方法的流程图。 [0025] 图2是本发明处理隧道顶部不稳定塌方空腔的方法钢支撑联合支撑杆的布置示意图。 [0026] 图2的附图标记：支撑杆1、钢支撑2。具体实施方式 [0027] 下面结合附图对本发明作进一步说明。 [0028] 如图1所示，本发明处理隧道顶部不稳定塌方空腔的方法，包括以下步骤： [0029] S1、制备支撑杆1备用。 [0030] 参考图2，支撑杆1用于安装于钢支撑2，再对隧道顶部不稳定塌方空腔进行支撑，故支撑杆1应该满足强度要求以及施工条件的限制。例如，支撑杆1选用小导管，同时在小导管内灌注混凝土，混凝土终凝后制得支撑杆1。考虑到目前小导管规格长度多为9m，为了方便施工且避免因长度不合适造成浪费，可将每根小导管分割成两段后，再进行灌注混凝土施工，待日后需要时根据实际情况对制备好的注混凝土小导管进行切割。小导管采用无缝钢管制作，管身不打花孔、前端加工成锥形，避免混凝土漏出又便于支撑杆1在钢支撑2上的安装；然后对小导管灌注按一定比例配置的混凝土，其中混凝土骨料最大粒径不超过小导管内径的1/4，在灌注过程中可将小导管竖立在振动设备上进行振动，将混凝土振动密实，待混凝土终凝后在材料堆放场进行堆存。 [0031] S2、对塌方洞渣的处理：调查塌方形成洞渣的量；根据洞渣的量，在空腔两端清理洞渣得到安装钢支撑2的位置，或者将洞渣锤击密实形成安装钢支撑2的位置。 [0032] 为了快速进行塌方空腔的处理，在调查洞渣量的前提下，如果具备出渣条件，即塌方洞渣出渣时间短且出渣过程中发生进一步塌方的可能性较小，不影响施工机械操作，就通过扒渣机将清理洞渣得到安装钢支撑2的位置，即清理出安装钢支撑2的边墙部分的位置，待到在下述步骤S8时进行出渣工作。否则，就采用扒渣机将洞渣锤击密实，然后直接在洞渣上架立钢支撑2，待到在下述步骤S8时再对钢支撑2进行加固。 [0033] S3、钢支撑2支护施工：在空腔两端设置两榀钢支撑2。 [0034] 对于软弱破碎围岩，爆破参数和开挖进尺会严格控制，开挖进尺一般控制在1m以内，因此空腔沿洞轴线方向的长度基本上在1.0～1.5m，同时在空腔内回填的混凝土，即下述步骤S7注浆得到的混凝土为拱形，其自身具有一定的承载能力，所以并非由支撑杆1和钢支撑2全部承受上部荷载。 [0035] 基于上述的受力分析，在空腔两端放置两榀I16钢支撑2即可保证结构稳定。钢支撑2的间距由设计根据计算或经验确定，但是需满足支撑杆1的长度略大于两榀钢支撑2间距。钢支撑2在制作过程中需间隔30～40cm设置支撑杆安装孔，支撑杆安装孔的直径比支撑杆1的直径大2cm，以便于支撑杆1的安装。钢支撑2包括顶拱部分和边墙部分，在施工过程中，顶拱部分和边墙部分分别运进隧道内，再在靠近空腔部位且已经支护的安全洞段进行拼装作业，拼装完成后再通过机械设备移动至对应的位置。 [0036] S4、安装支撑杆1：在两榀钢支撑2之间施工安装多根支撑杆1。 [0037] 在远离掌子面一端的钢支撑2外侧，即相对安全洞段，由两名施工工人配合安装支撑杆1，其中一人负责安放支撑杆1，另一人通过托举工具将支撑杆1的另一端放进钢支撑2的支撑杆安装孔内。 [0038] S5、在支撑杆1的上方放置垫板：支撑杆1安装完毕后，在支撑杆1的上方安装垫板并固定垫板，垫板用于避免洞渣从支撑杆1之间的间隙掉落，垫板在安装前预留注浆孔。例如，垫板为木板，木板的厚度为1cm，木板上预留注浆孔，垫板通过铁丝固定在钢支撑2和支撑杆1上。 [0039] S6、支撑杆1和钢支撑2之间固定连接。 [0040] 安置垫板后，空腔下方已相对安全，此时安排施工人员将支撑杆1与钢支撑2之间固定连接，形成整体机构，保证结构稳定。支撑杆1为灌注混凝土的小导管时，支撑杆1和钢支撑2之间可焊接连接。同时，在边墙部位施工连接筋并进行挂网，然后在边墙部分喷射混凝土，做好与垫板的连接，防止步骤S7回填注浆时跑浆。 [0041] S7、回填注浆：通过注浆孔向空腔内注浆，为保证支护结构稳定，注浆至少分两次，待前一次注浆达到一定强度后再进行后一次注浆。考虑经济性，注浆分两次进行，第一次注浆厚度为30～40cm，待前次注浆达到一定强度后再进行第二次注浆，注浆总厚度达到1m后，剩余的空腔可回填砂以节约成本。 [0042] S8、出渣：回填注浆完毕后，进行出渣工作，并对在洞渣体上钢支撑2进行加固。