公路軟巖隧道雙層拱架支護(hù)施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種公路軟巖隧道雙層拱架支護(hù)施工方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著山區(qū)高速公路的快速發(fā)展，軟巖隧道越來越多地出現(xiàn)在公路建設(shè)中。軟巖隧 道的圍巖主要表現(xiàn)為裂隙及節(jié)理發(fā)育、產(chǎn)狀紊亂、褶皺明顯、巖體破碎且軟弱、強(qiáng)度低、穩(wěn)定 性極差，有些軟巖還伴有高地應(yīng)力，具有流變特性，隧道在開挖后應(yīng)力重新分布完成時間較 長，且應(yīng)力分布不均勻。由于軟巖的上述特性，若隧道初期支護(hù)薄弱，會造成初支鋼拱架扭 曲變形、噴射混凝土開裂掉塊、初支侵限等問題，嚴(yán)重影響隧道的施工質(zhì)量和安全，延誤施 工工期。
[0003] 針對軟巖隧道初期支護(hù)易發(fā)生病害的問題，傳統(tǒng)的解決方法是做好鋼花管注漿加 固圍巖，抑制圍巖松動圈變形，同時減小鋼拱架間距或提高鋼拱架型號、增加噴射混凝土厚 度。但按照上述方案施工后，部分圍巖極差的隧道仍然出現(xiàn)初襯裂縫、掉皮、鋼拱架扭曲變 形等現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種公路軟巖隧道雙層拱架支護(hù)施工方法，操 作簡便，能有效避免了公路軟巖隧道因初期支護(hù)不到位而造成的一系列病害問題。
[0005] 為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：一種公路軟巖隧道雙層拱架 支護(hù)施工方法，包括以下步驟： ⑴、施工準(zhǔn)備：包括分別制作內(nèi)層鋼拱架和外層鋼拱架，兩層鋼拱架緊貼密實并焊接； ⑵、超前導(dǎo)管施作：依次包括鉆孔、送管、密封和注漿； ⑶、洞身開挖：采用三臺階七步開挖法或三臺階七步開挖法施工開挖； ⑷、鋼拱架的安裝：外層鋼拱架與步驟(3)挖好的洞內(nèi)壁緊貼； (5) 、安裝鎖腳鋼管、鋼筋網(wǎng)片和縱向連接筋； (6) 、噴射混凝土。
[0006] 進(jìn)一步地，內(nèi)層鋼拱架和外層鋼拱架的曲率半徑和分段長度均不同。
[0007] 進(jìn)一步地，步驟⑶洞身開挖過程中，出現(xiàn)超挖時， ① 、小于50cm的，采用同標(biāo)號噴射混凝土回填； ② 、大于50cm或者出現(xiàn)小型塌腔的，對圍巖進(jìn)行速噴處理，噴射厚度宜控制在5cm~ l〇cm，安裝鋼拱架、網(wǎng)片及縱向連接筋，噴射混凝土，形成初期支護(hù)承載殼體，用方木垛對初 期支護(hù)殼體支護(hù)，塌腔回填至回填混凝土定型。
[0008] 進(jìn)一步地，內(nèi)層鋼拱架和外層鋼拱架的焊接處環(huán)向間距不大于50cm，焊縫長度不 小于10cm〇
[0009] 進(jìn)一步地，內(nèi)層鋼拱架的拱腳處要高于外層鋼拱架的拱腳處30cm。
[0010] 進(jìn)一步地，三臺階七步開挖法的每個臺階的長度為3~6m，仰拱與掌子面間的距離 在25m以內(nèi)。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：公路軟巖隧道初期支護(hù)采用雙層鋼拱架， 在處在持續(xù)高地應(yīng)力和軟巖大變形特性圍巖的隧道中，采用內(nèi)外層拱架連續(xù)安裝的技術(shù)， 兩層鋼拱架連續(xù)安裝并連接在一起，形成強(qiáng)力的初期支護(hù)鋼骨架，以有效抵抗圍巖壓力。隧 道掘進(jìn)開挖完成后，立即施做系統(tǒng)錨桿并注漿、安裝鋼筋網(wǎng)，然后安裝外層鋼拱架，完成后 連續(xù)安裝里層鋼拱架，并將雙層鋼拱架靠緊密貼，通過焊接手段連接牢固，施做鎖腳錨桿、 安裝縱向連接鋼筋后，一次性噴射混凝土完成初期支護(hù)。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應(yīng) 對本發(fā)明的保護(hù)范圍有任何的限制作用。
[0014] 如圖1所示的一種公路軟巖隧道雙層拱架支護(hù)施工方法，包括以下步驟： 1、施工準(zhǔn)備 1)鋼拱架集中加工場地要充分考慮型鋼進(jìn)場的通道及吊車、裝載機(jī)和裝卸車輛的工作 區(qū)域，設(shè)置加工、存放區(qū)域，合理規(guī)劃布置。
[0015]2)根據(jù)設(shè)計的雙層鋼拱架的型號調(diào)配型鋼，進(jìn)場后逐批進(jìn)行試驗檢測，確定材料 質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)后，方可使用。不合格材料全部清場或退貨。
[0016]3)技術(shù)準(zhǔn)備 ① 組織技術(shù)人員學(xué)習(xí)圖紙，掌握設(shè)計意圖； ② 收集現(xiàn)場開挖輪廓、開挖高度、預(yù)留沉降量等數(shù)據(jù)。
[0017] 2、鋼拱架的加工制作 1)拱架加工前，先根據(jù)預(yù)留沉降量、安裝順序、接縫部位等指標(biāo)設(shè)計分段拱架尺寸，并 用CAD技術(shù)進(jìn)行模擬驗證。為避免拱架連接處的產(chǎn)生應(yīng)力集中，雙層拱架的接縫斷面必須 錯開。
[0018]2)雙層鋼拱架支護(hù)施工中內(nèi)外層拱架的曲率半徑和分段長度均不同，規(guī)格型號也 不盡相同，因此必須分批加工，分類存放，并做好標(biāo)識，以免發(fā)生混淆。
[0019]3)按照設(shè)計的拱架弧度和長度在液壓冷彎機(jī)上設(shè)置彎曲胎模。胎?？捎?cm厚鋼 板加工制作，焊接在冷彎機(jī)的彎曲平臺上。型鋼冷彎時，用冷彎機(jī)的千斤頂緩緩?fù)七M(jìn)型鋼， 每推進(jìn)5cm測量一下型鋼水平度等指標(biāo)，直至達(dá)到所要求的設(shè)計弧度。
[0020] 4)拱架連接端設(shè)置連接板，位于里外層拱架相鄰面的連接板一側(cè)應(yīng)與拱架的翼板 相對齊，以保證雙層拱架在安裝時能夠密貼。其次，拱架連接處是拱架結(jié)構(gòu)的薄弱部位，要 保證型鋼與連接板的焊接質(zhì)量，不得出現(xiàn)砂眼、夾渣、焊縫不飽滿等質(zhì)量問題。
[0021] 5)設(shè)置專門的拱架檢測模型，拱架加工完成后在檢測模型上試拼，合格后方可進(jìn) 行分類存放。拱架的加工速度以滿足現(xiàn)場施工需要為準(zhǔn)，以免因圍巖變化，預(yù)留沉降量等指 標(biāo)變化而造成材料浪費。
[0022] 3、超前導(dǎo)管施作 1)鉆孔 采用普通TY28風(fēng)槍〇 50鉆頭鉆孔，孔深大于設(shè)計值10cm。達(dá)到設(shè)計深度后，立即拔出 鉆桿并進(jìn)行送管工序。
[0023] 2)送管 由于鉆孔后軟巖孔壁會有小量回縮，可采用風(fēng)槍將小導(dǎo)管頂入。小導(dǎo)管尾部應(yīng)焊接加 勁箍防止風(fēng)槍送管時將小導(dǎo)管尾部打裂，影響小導(dǎo)管尾部與注漿閥外接絲頭的焊接。
[0024] 3)密封 先用麻絮封堵小導(dǎo)管與圍巖間的空隙，再用砂漿封堵。待強(qiáng)度達(dá)到要求后焊接外絲接 頭并安裝球閥，準(zhǔn)備注漿。
[0025] 4)注漿 漿液嚴(yán)格按照設(shè)計配合比制作，注漿壓力滿足設(shè)計要求。
[0026] 4、洞身開挖 公路軟巖隧道一般采用三臺階七步開挖法或短臺階法施工。在開挖前要做好超前地質(zhì) 預(yù)報，根據(jù)對開挖面前方地質(zhì)情況的預(yù)測，選擇合適的開挖方法和分部臺階長度。
[0027] 1)三臺階七步開挖 三臺階七步開挖法采用三層短臺階，分步平行開挖，每個臺階的長度控制在3~6m，仰 拱與掌子面間的距離嚴(yán)格控制在25m以內(nèi)。上臺階開挖時預(yù)留核心土，開挖長度不宜大于 2. 0m ;中臺階與下臺階每次開挖長度不宜大于3m，且左右側(cè)前后相互錯開至少3m。開挖時 應(yīng)優(yōu)先選用機(jī)械開挖，開挖機(jī)械為銑挖機(jī)或液壓破碎錘，遇有堅硬的孤石時，可采用弱爆破 松動后，再用機(jī)械開挖。拱架落底處預(yù)留20cm人工開挖，嚴(yán)禁超挖造成拱架懸空。
[0028] 2)超挖處理 由于軟巖圍巖整體性差，自穩(wěn)能力低，圍巖變形過大，易出現(xiàn)失穩(wěn)坍塌，開挖輪廓外巖 體難以形成穩(wěn)定的承載拱，即使采用機(jī)械開挖也會出現(xiàn)超挖或者小型塌方，尤其是圍巖節(jié) 理為水平狀時。對于超挖小于50cm的可采用同標(biāo)號噴射混凝土回填，大于50cm或者出現(xiàn) 小型塌腔的按照以下工序流程處理： ①設(shè)置警戒線，將人員及設(shè)備撤至安全處，并嚴(yán)格執(zhí)行進(jìn)出洞人員登記制度。
[0029]②安排專人對塌腔處的圍巖及附近的初支認(rèn)真觀察，待圍巖基本穩(wěn)定后(一般表 現(xiàn)為塌腔處的圍巖不再掉落碎渣30分鐘)，對圍巖進(jìn)行速噴處理。
[0030] ③采用C25噴射混凝土對塌腔處所有外露圍巖速噴，速噴時如果塌腔過大或者危 險性較高時，可將噴錨機(jī)的槍頭固定在挖掘機(jī)的挖斗上，操縱挖掘機(jī)實施移動噴射，避免人 員直接作業(yè)的安全隱患，噴射厚度宜控制在5cm~10cm。
[0031]④待速噴的混凝土形成一定強(qiáng)度后，按照設(shè)計圖紙安裝鋼拱架、網(wǎng)片及縱向連接 筋，噴射混凝土，形成初期支護(hù)承載殼體。初期支護(hù)必須封閉至掌子面，為回填塌腔做好準(zhǔn) 備。
[0032]⑤臨時支護(hù)，可采用方木垛對初期支護(hù)殼體支護(hù)，準(zhǔn)備塌腔回填。
[0033]⑥待初期支護(hù)承載殼體形成一定強(qiáng)度及臨時支護(hù)完成后，對塌腔進(jìn)行回填。
[0034]⑦上述工序完成并待回填混凝土形成一定強(qiáng)度后，方可進(jìn)行下一循環(huán)。
[0035] 5、拱架安裝 1)拱架安裝 ①檢查開挖輪廓是否符合設(shè)計要求，如果出現(xiàn)超挖時按照5. 2. 4. 2)處理，欠挖部分補(bǔ) 充開挖至符合設(shè)計要求。
[0036] ②拱架拱腳必須采用方木進(jìn)行支墊，保證拱架支撐在堅實的地基上。
[0037] ③雙層拱架要緊貼密實并進(jìn)行焊接，焊接處環(huán)向間距不大于50cm，焊縫長度不小 于10cm，雙層拱架間緊貼不密實處采用鋼板按照焊接處的環(huán)向間距填塞并與拱架焊接。
[0038] ④外側(cè)的型鋼與圍巖間要緊貼，未與圍巖緊貼的部分沿鋼拱架外緣采用木楔子將 拱架與圍巖楔緊，間距不宜大于2m。
[0039] ⑤里側(cè)拱架拱腳處要高于外側(cè)拱架30cm，以方便與中、下臺階的拱架連接。
[0040] ⑥拱架連接處的高強(qiáng)螺栓安裝必須符合設(shè)計及規(guī)范要求，相鄰拱架的連接板要充 分靠實。如有縫隙，可用厚