一种富水断层带隧道结构及施工方法技术

本发明专利技术公开了一种富水断层带隧道结构及施工方法，属于隧道施工技术领域，该隧道结构包括由外而内依次设置的初期支护、防水板和二次衬砌，初期支护内固定有长锚管和短锚管，长锚管和短锚管穿过初期支护且锚固在初期支护外侧的岩体内；初期支护内钻有注有砂浆的长孔和短孔，长锚管插设在长孔内，短锚管插设在短孔内；长孔包括第一小直径段、第一大直径段和第一连接段，第一小直径段、第一大直径段和第一连接段连通设置，短孔包括第二小直径段、第二大直径段和第二连接段，第二小直径段、第二大直径段和第二连接段连通设置，第一连接段和第二连接段连通，解决了富水断层带隧道注浆加固效果较差的问题。

A tunnel structure and construction method in water rich fault zone

【技术实现步骤摘要】
一种富水断层带隧道结构及施工方法
本专利技术涉及隧道施工
，更具体地说，它涉及一种富水断层带隧道结构及施工方法。
技术介绍
隧道的结构包括主体建筑物和附属设备两部分。主体建筑物由洞身和洞门组成，附属设备包括避车洞、消防设施、应急通讯和防排水设施，长的隧道还有专门的通风和照明设备。我国地形种类齐全，各种地质条件复杂，因此山岭隧道在施工过程中有时会遇到富水断层带。由于富水断层带围岩软弱破碎，稳定性较差且富水性好，因此给隧道施工带来很大的困难性和危险性，容易遇到突涌水、突泥、塌方、岩爆等地质灾害。为了降低施工难度，提高施工安全性，现有富水断层带隧道施工时一般采用上堵下排、注浆加固的方式，此方式虽然可以起到较好的排水作用和一定的加固支撑作用，但是注浆加固一般通过砂浆锚杆注浆，砂浆锚杆都是等径杆，加固效果欠佳。有鉴于此，本专利技术提高一种富水断层带隧道结构及施工方法。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种富水断层带隧道结构及施工方法，其解决了富水断层带隧道注浆加固效果较差的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种富水断层带隧道结构，包括由外而内依次设置的初期支护、防水板和二次衬砌，所述初期支护内固定有长锚管和短锚管，所述长锚管和所述短锚管穿过所述初期支护且锚固在所述初期支护外侧的岩体内；所述初期支护内钻有注有砂浆的长孔和短孔，所述长孔和所述短孔穿过所述初期支护且延伸至所述岩体中，所述长锚管插设在所述长孔内，所述短锚管插设在所述短孔内，所述长锚管和所述短锚管圆周表面均开设有用于砂浆进入的穿孔；所述长孔包括第一小直径段、第一大直径段和第一连接段，所述第一小直径段、第一大直径段和第一连接段连通设置，所述短孔包括第二小直径段、第二大直径段和第二连接段，所述第二小直径段、第二大直径段和第二连接段连通设置，所述第一连接段和所述第二连接段连通。进一步优选为：所述第一大直径段一端插设在所述初期支护内，另一端插设在所述岩体内且与所述第一小直径段端部连通，所述第一连接段位于所述第一大直径段上；所述第一连接段、第一大直径段和第一小直径段中心轴均处于同一直线上，且所述第一连接段直径大于所述第一大直径段直径，所述第一大直径段直径大于所述第一小直径段直径。进一步优选为：所述第一小直径段直径不小于所述长锚管直径。进一步优选为：所述第二大直径段一端插设在所述初期支护内，另一端插设在所述岩体内且与所述第二小直径段端部连通，所述第二连接段位于所述第二大直径段上；所述第二连接段、第二大直径段和第二小直径段中心轴均处于同一直线上，且所述第二连接段直径大于所述第二大直径段直径，所述第二大直径段直径大于所述第二小直径段直径。进一步优选为：所述第二小直径段直径不小于所述短锚管直径。进一步优选为：还包括防排水系统，所述防排水系统包括排水支管、环向排水管、纵向排水管、横向排水管和排水沟；所述环向排水管位于所述初期支护和防水板之间，所述环向排水管沿所述初期支护内壁方向铺设，所述排水支管一端与所述环向排水管连通，另一端位于所述初期支护外侧面且与所述岩体接触；所述纵向排水管、横向排水管和排水沟分别位于隧道两侧，所述纵向排水管沿所述隧道纵向方向设置，所述横向排水管沿所述隧道横向方向设置，所述环向排水管与所述纵向排水管连通，所述横向排水管一端与所述纵向排水管连通，另一端延伸至所述排水沟内。进一步优选为：所述排水支管端部固定有滤布，所述滤布位于所述排水支管与所述岩体之间。一种富水断层带隧道结构的施工方法，包括以下步骤：S1、土方开挖：隧道洞口土方用挖掘机挖装，采用自上而下分层分台阶进行开挖，设置洞外截水沟和洞顶截水沟，并对洞口仰坡进行防护，然后进行明洞开挖和洞身开挖，洞身开挖采用CD开挖方式或CDR开挖方式；S2、初期支护：在隧道内侧喷射混凝土，并预留出排水支管安装孔位置，待混凝土凝固后，通过隧道钻孔机钻出长孔和短孔，然后注入砂浆，在砂浆凝固前插入长锚管和短锚管，并使长锚管和短锚管固定在混凝土上；S3、隧道防水：安装排水支管、环向排水管、纵向排水管、横向排水管和排水沟，排水支管在靠近岩体一端固定有滤布，用于拦截固体杂质；S4、二次衬砌：固定防水板，然后进行二次衬砌施工。进一步优选为：所述隧道钻孔机包括钻机本体和钻杆，所述钻杆包括外杆、后连杆、后固定板、前连杆、刮刀、钻头、推杆、前固定板和气缸；所述外杆中空设置且一端固定在所述钻机本体上，所述推杆一端与所述气缸固定，另一端穿过所述外杆并与所述钻头固定，所述气缸用于带动所述推杆前后推动；所述前固定板固定在所述钻头后侧，所述后固定板固定在所述外杆前端，所述后连杆一端与所述后固定板转动连接，另一端与所述前连杆转动连接，所述前连杆一端与所述后连杆转动连接，另一端与所述前固定板转动连接；所述刮刀固定在所述前连杆外侧。进一步优选为：所述前连杆外侧均布有多个刮刀，多个所述刮刀等间距设置在前连杆上。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：第一小直径段、第一大直径段和第一连接段的设置，使得长孔内部呈变径式结构，砂浆浇筑在长孔内后，能较好的固定长锚管。第二小直径段、第二大直径段和第二连接段的设置，使得短孔内部呈变径式结构，砂浆浇筑在短孔内后，能较好的固定短锚管。由于第一连接段和第二连接段连通设置，因此砂浆注射到长孔和短孔中时，砂浆会填满第一连接段和第二连接段，从而将长锚管和短锚管固定在一起，能显著提高锚固效果。隧道整体强度较高，减少突泥、塌方等事故的发生，解决了富水断层带隧道注浆加固效果较差的问题。附图说明图1是实施例的结构示意图，主要用于体现隧道的结构；图2是实施例的局部结构示意图，主要用于体现长孔、长锚管，及短孔、短锚管之间的配合结构；图3是实施例的局部结构示意图，主要用于体现钻杆的结构；图4是实施例的局部侧视示意图，主要用于体现钻杆的结构。图中，1、岩体；2、长孔；21、第一小直径段；22、第一大直径段；23、第一连接段；3、短孔；31、第二小直径段；32、第二大直径段；33、第二连接段；4、长锚管；5、短锚管；6、初期支护；7、环向排水管；8、防水板；9、二次衬砌；10、排水支管；111、外杆；112、后连杆；113、后固定板；114、前连杆；115、刮刀；116、钻头；117、推杆；118、前固定板；12、横向排水管；13、排水沟。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术进行详细描述。实施例：一种富水断层带隧道结构及施工方法，如图1-4所示，富水断层带隧道结构包括初期支护6、防水板8、二次衬砌9和防排水系统，初期支护6、防水板8和二次衬砌9由外而内依次设置。初期支护6内固定有长锚管4和短锚管5，长锚管4和短锚管5穿过初期支护6且锚固在初期支护6外侧的岩体1内。长锚管4和短锚管5均为空心钢管且圆周表面上均开设有用于砂浆进入的圆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种富水断层带隧道结构，包括由外而内依次设置的初期支护(6)、防水板(8)和二次衬砌(9)，其特征在于：所述初期支护(6)内固定有长锚管(4)和短锚管(5)，所述长锚管(4)和所述短锚管(5)穿过所述初期支护(6)且锚固在所述初期支护(6)外侧的岩体(1)内；/n所述初期支护(6)内钻有注有砂浆的长孔(2)和短孔(3)，所述长孔(2)和所述短孔(3)穿过所述初期支护(6)且延伸至所述岩体(1)中，所述长锚管(4)插设在所述长孔(2)内，所述短锚管(5)插设在所述短孔(3)内，所述长锚管(4)和所述短锚管(5)圆周表面均开设有用于砂浆进入的穿孔；/n所述长孔(2)包括第一小直径段(21)、第一大直径段(22)和第一连接段(23)，所述第一小直径段(21)、第一大直径段(22)和第一连接段(23)连通设置，所述短孔(3)包括第二小直径段(31)、第二大直径段(32)和第二连接段(33)，所述第二小直径段(31)、第二大直径段(32)和第二连接段(33)连通设置，所述第一连接段(23)和所述第二连接段(33)连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种富水断层带隧道结构，包括由外而内依次设置的初期支护(6)、防水板(8)和二次衬砌(9)，其特征在于：所述初期支护(6)内固定有长锚管(4)和短锚管(5)，所述长锚管(4)和所述短锚管(5)穿过所述初期支护(6)且锚固在所述初期支护(6)外侧的岩体(1)内；
所述初期支护(6)内钻有注有砂浆的长孔(2)和短孔(3)，所述长孔(2)和所述短孔(3)穿过所述初期支护(6)且延伸至所述岩体(1)中，所述长锚管(4)插设在所述长孔(2)内，所述短锚管(5)插设在所述短孔(3)内，所述长锚管(4)和所述短锚管(5)圆周表面均开设有用于砂浆进入的穿孔；
所述长孔(2)包括第一小直径段(21)、第一大直径段(22)和第一连接段(23)，所述第一小直径段(21)、第一大直径段(22)和第一连接段(23)连通设置，所述短孔(3)包括第二小直径段(31)、第二大直径段(32)和第二连接段(33)，所述第二小直径段(31)、第二大直径段(32)和第二连接段(33)连通设置，所述第一连接段(23)和所述第二连接段(33)连通。


2.根据权利要求1所述的一种富水断层带隧道结构，其特征在于：所述第一大直径段(22)一端插设在所述初期支护(6)内，另一端插设在所述岩体(1)内且与所述第一小直径段(21)端部连通，所述第一连接段(23)位于所述第一大直径段(22)上；
所述第一连接段(23)、第一大直径段(22)和第一小直径段(21)中心轴均处于同一直线上，且所述第一连接段(23)直径大于所述第一大直径段(22)直径，所述第一大直径段(22)直径大于所述第一小直径段(21)直径。


3.根据权利要求2所述的一种富水断层带隧道结构，其特征在于：所述第一小直径段(21)直径不小于所述长锚管(4)直径。


4.根据权利要求1所述的一种富水断层带隧道结构，其特征在于：所述第二大直径段(32)一端插设在所述初期支护(6)内，另一端插设在所述岩体(1)内且与所述第二小直径段(31)端部连通，所述第二连接段(33)位于所述第二大直径段(32)上；
所述第二连接段(33)、第二大直径段(32)和第二小直径段(31)中心轴均处于同一直线上，且所述第二连接段(33)直径大于所述第二大直径段(32)直径，所述第二大直径段(32)直径大于所述第二小直径段(31)直径。


5.根据权利要求4所述的一种富水断层带隧道结构，其特征在于：所述第二小直径段(31)直径不小于所述短锚管(5)直径。


6.根据权利要求1所述的一种富水断层带隧道结构，其特征在于：还包括防排水系统，所述防排水系统包括排水支管(10)、环向排水管(7)、纵向排水管、横向排水管(12)和排水沟(13)；
所述环向排水管(7)位于所述初期支护(6)和防水板(8)之间，所述环...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘云付，谢宇，黄宾，董亚奎，杨朔，浣令波，向斌，张任军，
申请(专利权)人：湖南尚上公路桥梁建设有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43