一种用于软弱破碎不均匀地层隧道施工的支护装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于软弱破碎不均匀地层隧道施工的支护装置，包括一个拱形支架，在所述的拱形支架的顶部的环向150°范围内布设有小管棚和超前小导管，所述的超前小导管包括上、下两层，上、下两层超前小导管按照梅花桩型式错层布设。拱形支架采用外径70mm，长10m的无缝钢管搭建，且相连的无缝钢管的纵向间距为7m，搭接长度为3m。该装置能够有效地减少隧道围岩变形、持久地提高隧道自稳与防渗能力、形成多功能围岩加固区域，保证隧道施工人员安全和设备的优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及岩土工程
，尤其一种软弱破碎不均匀地层隧道施工的支 护装置。 -种用于软弱破碎不均匀地层隧道施工的支护装置
技术介绍
在软弱破碎不均匀地层中，进行隧道施工，极易造成隧道围岩变形过大，甚至落 石、坍塌等地质灾害发生，从而危及施工人员生命安全和损坏生产设备。软弱破碎不均匀地 层隧道施工的支护装置，主要是一种将小管棚支护与错层超前小导管预加固组合的支护装 置。然而，通过小管棚支护虽然减少隧道掌子面上覆的土压力、减小拱顶和地表沉降以及提 高围岩自稳能力，但是存在止水效果一般且由于纵向搭接设置第二排管棚难度大等不足； 与此同时，超前小导管预加固虽然可以实现隧道围岩预加固、防渗、堵漏的目的，但是其加 固范围相对较小、作用时间较短、提高隧道围岩自稳能力有限、控制地表沉降的效果一般， 注浆效果不均匀，就不能有效形成加固范围，从而可靠性降低。
技术实现思路
本技术为了解决上述问题，提出了一种用于软弱破碎不均匀地层隧道施工的 支护装置，该方法能够有效地减少隧道围岩变形、持久地提高隧道自稳与防渗能力、形成多 功能围岩加固区域，保证隧道施工人员安全和设备的优点。 为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案： -种用于软弱破碎不均匀地层隧道施工的支护装置，包括一个拱形支架，在所述 的拱形支架的顶部的环向150°范围内布设小管棚和超前小导管，所述的超前小导管包括 上、下两层，上、下两层超前小导管按照梅花桩型式错层布设。 拱形支架采用外径70mm，长10m的无缝钢管搭建，且相连的无缝钢管的纵向间距 为7m，搭接长度为3m。 小管棚布设时钻孔之间的间距为30cm，外插角3°?5°。 所述的超前小导管长7. 0m，上、下两层采用梅花桩布设，超前小导管布设时钻孔之 间的间距为0.3m，外插角为3°?10°，每环30根。 所述的小管棚的钢管施工误差控制在径向不大于20cm，沿相邻钢管方向不大于 10cm ； 所述的小管棚工作室（工作空间）的长*宽为：〇· 3m*l. 4m。 本技术的工作原理为： 通过小管棚支护，持久地提高隧道自稳，有效地减少隧道围岩变形；与此同时，错 层小导管预加固可以形成锯齿状防渗加固体，提高防渗与堵漏能力，形成多功能围岩防渗 加固区域。 本技术的有益效果为： 该方法是将超前小导管按照梅花桩型式错层布设，并且与小管棚支护相结合，对 于降低施工难度和成本，提高隧道自稳能力都起到重要作用。（1)隧道围岩稳定性方面：不 仅可以减少了软弱破碎不均匀地层隧道围岩变形，提高了隧道围岩自稳能力，而且通过错 层超前小导管预加固使其隧道顶部形成锯齿形防渗加固连续体，对于隧道围岩预加固、防 渗、堵漏起到重要作用，最终形成多功能围岩防渗加固区域。（2)施工方面：采用小管棚支 护，相比大管棚支护节省成本，降低了施工难度，且施工进度易于掌握；而采用错层超前小 导管预加固，是在已有超前小导管预加固技术上的创新布设型式，其施工过程简单。 综上所述，将超前小导管按照梅花桩型式错层布设与小管棚支护相结合的隧道围 岩支护装置，在隧道围岩稳定加固方面，不仅可以减少隧道掌子面上覆的土压力、减小拱顶 和地表沉降以及提高围岩自稳能力，而且可以实现隧道围岩预加固、防渗、堵漏的目的，最 终形成多功能围岩防渗加固区域，减少隧道地质灾害的发生，保证施工人员和生产设备的 安全；与此同时，该方法不仅降低了施工成本和难度，而且施工工艺简单易于施工人员操 作，提高了工作效率，支护效果优异。 【附图说明】 图1为本技术的正视图； 图2为本技术的纵断面图。 其中，1、隧道衬砌；2、钢管；3、超前小导管；4、钢拱架。 【具体实施方式】 下面结合附图与实施例对本技术作进一步说明。 如图1、图2所示，一种用于软弱破碎不均匀地层隧道施工的支护装置，包括在隧 道衬砌1设置的钢拱架4、钢管2、超前小导管3,在所述的拱形支架的顶部的环向150°范 围内布设小管棚和超前小导管，所述的超前小导管包括上、下两层，上、下两层超前小导管 按照梅花桩型式错层布设。 拱形支架采用外径70mm，长10m的无缝钢管搭建，且相连的无缝钢管的纵向间距 为7m，搭接长度为3m。 小管棚的环向间距（指小管棚布设时钻孔之间的间距）为30cm，外插角3°? 5° 〇 所述的超前小导管长7.0m，上、下两层采用梅花桩布设，环向间距（指超前小导管 布设时钻孔之间的间距）〇.3m ;2榀1打，外插角为3°?10°，每环30根。 所述的小管棚的钢管施工误差控制在径向不大于20cm，沿相邻钢管方向不大于 10cm ； 所述的小管棚工作室尺寸（即小管棚施工的工作空间）0· 3m*l. 4m。 隧道围岩支护步骤如下： (1)小管棚支护 采用外径70mm，长10m的无缝钢管，纵向间距7m，搭接长度3m，小管棚在拱顶 150°范围打设，环向间距为30cm，外插角3°?5° ;钢管施工误差控制在径向不大于 20cm，沿相邻钢管方向不大于10cm ;小管棚工作室尺寸0. 3m*l. 4m。 钻孔前，由测量进行定位，采用红漆进行标识。确保孔位满足设计要求。每孔均要 进行终孔检查，孔位的偏差、终孔端的偏移值不大于10cm，并不许侵入开挖周边，对于弯曲、 偏移过量孔应填充后重钻。采用跳位钻孔法钻孔，并钻一孔安设一孔，以防坍孔。 管内注浆（对小管棚支护所用的钢管内进行注浆加固），一定要安设排气管，并使 终压值达到1. OMPa，并稳定5min。浆液配制一定要严格计量，注浆浆液采用水灰比0. 5:1? 1:1的水泥浆。 (2)错层超前小导管预加固 在施做小管棚支护的同时，采用Φ42超前小导管对隧道顶拱开展超前加固处理， 超前小导管长7. 0m，上下两层采用梅花桩布设，环向间距0. 3m，立两2榀1打（钢拱架按榀 单位计算，树立两榀之后，在小管棚上施做超前小导管）1个孔，外插角（就是超前小导管与 小管棚之间的夹角）3°?10°，每环30根，注浆压力为0.5?IMPa。 小导管前端加工成尖锥状，管壁上出浆孔位置及大小按设计要求进行加工。按照 设计要求在开挖面上准确画出本循环需设的小导管的位置。采用风钻进行钻孔，超前小导 管外插角严格按照设计要求施作，尾部与钢架焊接在一起，超前小导管与线路中线方向大 致平行。钢管由专用顶头顶进，顶进钻孔长度不小于管长的90%，钢管顶进时，注意保护 管口不受损变形，以便与注浆管路连接；注浆前导管孔口先检查是否达到密闭标准，以防漏 浆；钢管尾端外露足够长度，并与钢支撑焊接在一起。采用注浆机压注浆，浆液根据设计要 求进行配制，注浆压力为〇. 5?1. OMPa，按单管达到设计要求注浆量作为结束标准，注浆结 束后，将管口封堵，以防浆液倒流管外。 (3)隧道开挖 隧道开挖采用台阶法开挖，围岩爆破采用光面爆破，开挖进尺按0.5m控制。开挖 过程中，做到挖一榀、支一榀、喷一榀。 (4)初期支护 隧道开挖后，每循环及时进行初期支护施工。断面初期支护采用118或122工字钢 拱架，纵向间距〇. 5m ;全断面设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于软弱破碎不均匀地层隧道施工的支护装置，其特征在于：包括一个拱形支架，在所述的拱形支架的顶部的环向150°范围内布设有小管棚和超前小导管，所述的超前小导管包括上、下两层，上、下两层超前小导管按照梅花桩型式错层布设。

【技术特征摘要】
1. 一种用于软弱破碎不均匀地层隧道施工的支护装置，其特征在于：包括一个拱形支 架，在所述的拱形支架的顶部的环向150°范围内布设有小管棚和超前小导管，所述的超前 小导管包括上、下两层，上、下两层超前小导管按照梅花桩型式错层布设。2. 如权利要求1所述的用于软弱破碎不均匀地层隧道施工的支护装置，其特征在于： 拱形支架采用外径70mm，长10m的无缝钢管搭建，且相连的无缝钢管的纵向间距为7m，搭接 长度为3m。3. 如权利要求1所述的用于软弱破碎不均匀地层隧道施工的支护装置，其特征在于： 所述的小管棚布设时钻孔之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：武科，赵闯，马明月，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：新型
国别省市：山东;37