自鉆式螺旋管棚的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于隧道超前支護施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種自鉆式螺旋管棚。
【背景技術(shù)】
[0002]管棚超前支護是將一組鋼管(即管棚管)沿隧道的開挖輪廓線外側(cè)己鉆好的鉆孔打入地層內(nèi)，并與鋼拱架組合形成強大的棚架預支護加固體系，用以支承來自于管棚上部圍巖的荷載，并通過注漿孔加壓向地層中注漿，以加固軟弱破碎的地層，提高地層的自穩(wěn)能力。
[0003]隧道施工中，級別為IV級以下的圍巖為軟弱圍巖。如對滬昆客運專線中的大獨山隧道進行施工時，該隧道位于關(guān)嶺至普安區(qū)間，屬I級風險高隧道，地質(zhì)條件復雜，不可預見地質(zhì)災害較多，圍巖巖性為泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r，巖質(zhì)較軟，含泥量嚴重;節(jié)理裂隙發(fā)育，地下水發(fā)育，巖體遇水后軟化極快，多呈散體狀及粉末狀，圍巖自穩(wěn)能力極差，施工過程中極易發(fā)生坍方。大獨山隧道洞身主要穿越白云巖、灰?guī)r、泥巖、泥灰?guī)r、泥巖夾砂巖等地層，其中可溶巖段長8753m。洞身依次穿越大興寨斷層、龍門地斷層、垮巖斷層、大灣斷層、營盤坡斷層、楊家沖斷層、永寧鎮(zhèn)斷層等7個斷層，8個推測破碎帶，4個可溶巖與非可溶巖接觸帶。因此，大獨山隧道的管棚超前支護施工難度非常大。
[0004]目前，在隧道工程施工中，管棚施工主要采用的是引孔頂入法施工，具體先在隧道開挖輪廓線外利用鉆機鉆好鉆孔，然后將管棚頂入已鉆好的鉆孔內(nèi)，最后進行注漿穩(wěn)固。實際施工時，引孔頂入法存在以下方面問題:第一、施工工序多，工序銜接復雜，施工工期較長，靈活性較差，超前支護長度及參數(shù)很難根據(jù)實際鉆進施工情況進行及時調(diào)整，并且需專業(yè)作業(yè)隊進行施工;第二、管棚安裝到位后，采用低壓灌漿，漿液擴散半徑小，難以形成較大范圍的加固圈;第三、管棚管上開孔，因管棚管管體開孔的原因，漿液先充填近端，阻斷排氣通道，造成管棚遠端以及頂部存在空氣包，注漿不能飽滿;第四、圍巖自穩(wěn)能力較差的施工區(qū)域，易塌孔，頂入管棚困難。因此，需設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理且施工簡便、使用效果好的自鉆式螺旋管棚，能簡便、快速完成軟弱圍巖隧道超前支護過程，并且支護效果好。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種自鉆式螺旋管棚，其結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理且施工簡便、使用效果好，能簡便、快速完成軟弱圍巖隧道超前支護過程，并且支護效果好。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種自鉆式螺旋管棚，其特征在于:包括導向墻、預埋在導向墻內(nèi)的多個孔口管和多根分別經(jīng)多個所述孔口管由后向前鉆進隧道洞的掌子面前方巖體內(nèi)的管棚管，所述導向墻位于對隧道洞拱部向外開挖后形成的鉆機工作室的內(nèi)部前側(cè)，所述鉆機工作室的長度為5m?8m;所述鉆機工作室內(nèi)設(shè)置有第一隧道初期支護結(jié)構(gòu)，所述第一隧道初期支護結(jié)構(gòu)包括由噴射在鉆機工作室內(nèi)壁上的混凝土形成的第一混凝土噴射層和多個由前至后支撐于鉆機工作室內(nèi)的第一型鋼支架，多個所述第一型鋼支架均固定于第一混凝土噴射層內(nèi)且其為對鉆機工作室的拱部與左右兩側(cè)邊墻進行支護的型鋼支架;所述導向墻為弧形且其為混凝土墻體，多個所述孔口管的結(jié)構(gòu)和尺寸均相同且其均布設(shè)在鉆機工作室的同一個橫斷面上;所述導向墻內(nèi)設(shè)置有鋼拱架和對鋼拱架進行固定的弧形鋼筋網(wǎng)，所述弧形鋼筋網(wǎng)固定在鋼拱架上方;所述鋼拱架位于一個所述第一型鋼支架的正下方，位于鋼拱架正上方的第一型鋼支架為固定支架，所述鋼拱架通過所述弧形鋼筋網(wǎng)固定在所述固定支架上;多個所述孔口管均焊接固定在鋼拱架上且其沿鋼拱架的中心線由左至右進行布設(shè)，所述鋼拱架上開有多個分別供多個所述孔口管安裝的安裝孔;所述導向墻位于第一混凝土噴射層下方且其與第一混凝土噴射層緊固連接為一體，多個所述孔口管分別為對多根所述管棚管進行導向的導向管，每根所述管棚管均與對其進行導向的導向管呈同軸布設(shè)；
[0007]多根所述管棚管的結(jié)構(gòu)和尺寸均相同且其外插角均為1°?3°;每根所述管棚管均包括由多個管節(jié)拼接而成的管體和同軸安裝在所述管體前端的鉆頭，多個所述管節(jié)均呈同軸布設(shè)，多個所述管節(jié)的結(jié)構(gòu)均相同且其由前至后進行布設(shè);多個所述管節(jié)的橫截面結(jié)構(gòu)和尺寸均相同且其均為螺旋鋼管，相鄰兩個所述管節(jié)之間均通過連接套進行密封連接;多個所述管節(jié)中位于最前側(cè)的管節(jié)為前端管節(jié)，多個所述管節(jié)中位于最后側(cè)的管節(jié)為后端管節(jié)，所述鉆頭安裝在所述前端管節(jié)的前部;所述鉆頭上開有多個注漿孔，多個所述注漿孔均與所述管體內(nèi)部相通。
[0008]上述自鉆式螺旋管棚，其特征是:所述管體為拼接式鉆桿，所述連接套為鉆桿連接套。
[0009]上述自鉆式螺旋管棚，其特征是:所述管體的外徑為Φ70mm?Φ 120mm且其長度為15m?30m，所述管節(jié)的長度為3m?6m。
[0010]上述自鉆式螺旋管棚，其特征是:所述鉆頭為直徑由后向前逐漸縮小的圓錐形鉆頭，所述鉆頭的后端直徑大于所述管體的外徑且其后端直徑小于導向管的內(nèi)徑；多個所述注漿孔沿圓周方向均勻布設(shè)且其均沿鉆頭的中心軸線布設(shè)。
[0011 ]上述自鉆式螺旋管棚，其特征是:所述圓錐形鉆頭的外側(cè)壁上設(shè)置有多個沿螺旋方向布設(shè)有多個鉆齒，多個所述管節(jié)的螺旋方向均相同，且多個所述鉆齒的螺旋方向與所述管節(jié)的螺旋方向相同。
[0012]上述自鉆式螺旋管棚，其特征是:所述鉆機工作空間后側(cè)的隧道洞內(nèi)均設(shè)置有第二隧道初期支護結(jié)構(gòu)，所述第二隧道初期支護結(jié)構(gòu)包括由噴射在隧道洞內(nèi)壁上的混凝土形成的第二混凝土噴射層和多個由前至后支撐于隧道洞內(nèi)的第二型鋼支架;所述第一混凝土噴射層與第二混凝土噴射層均緊固連接為一體。
[0013]上述自鉆式螺旋管棚，其特征是:所述鋼拱架為弧形且其圓心角為140°?160°;多個所述孔口管呈均勻布設(shè)且相鄰兩個所述孔口管之間的環(huán)向間距均為35cm?45cm。
[0014]上述自鉆式螺旋管棚，其特征是:所述鉆機工作空間為對隧道洞的拱部向外開挖35cm?45cm后形成的空間；所述鋼拱架為工字鋼拱架，多個所述第一型鋼支架均為工字鋼支架。
[0015]上述自鉆式螺旋管棚，其特征是:所述鋼拱架通過弧形鋼筋網(wǎng)固定在所述固定支架上，所述弧形鋼筋網(wǎng)包括多道由上至下布設(shè)的弧形鋼筋和多道沿圓周方向由左至右布設(shè)的連接鋼筋，多道所述弧形鋼筋均位于鋼拱架與所述固定支架之間，多道所述連接鋼筋的內(nèi)端均固定在鋼拱架上且其外端均固定在所述固定支架上，每道所述連接鋼筋均與多道所述弧形鋼筋緊固連接為一體。
[0016]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0017]1、結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理且施工簡便，投入成本較低。
[0018]2、所采用的鉆機工作室結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，使用效果好，能為鉆機提供充足的工作空間，并且使用過程安全、可靠，能滿足軟弱圍巖隧道管棚超前支護的施工需求，能為簡便、快速且安全地軟弱圍巖隧道管棚超前支護施工過程提供有效保證。鉆機工作空間內(nèi)部前側(cè)設(shè)置對需施工的多根管棚管進行導向的導向墻，導向墻與鉆機工作空間內(nèi)的第一初期支護結(jié)構(gòu)連接為一體；同時，導向墻內(nèi)設(shè)置的鋼拱架通過弧形鋼筋網(wǎng)固定在第一型鋼支架上，固定簡便、可靠。
[0019]3、施工效率高、施工質(zhì)量易于控制且使用效果好，能簡便、快速完成軟弱圍巖隧道超前支護施工過程，施工周期短，管棚管采用高強度管，并在高強管端頭配帶合金鉆頭，鉆頭作為旋轉(zhuǎn)注漿頭，在鉆機的作用下進行水泥漿護壁鉆進，鉆進、管棚管安裝與注漿一次完成，終孔進行二次高壓注漿，最終在隧道拱部形成高強度的管棚超前支護體系。同時，采用邊鉆進邊注漿的方式，漿液擴散半徑較大，能在一定程度上改良圍巖。因而，具有施工工藝簡單快捷、施工周期短、加固效率高、加固效果好等優(yōu)點，能有效規(guī)避施工風險;對提高軟弱圍巖的穩(wěn)定性，具有很好的作用，施工成型的管棚超前支護結(jié)構(gòu)能對軟弱圍巖隧道進行有效支護。
[0020]綜上所述，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合