技术领域

本发明涉及隧道施工技术，尤其涉及了一种单洞多保护罩隧道施工方法。

背景技术

当通过多种堆积体时，由于结构松散，颗粒间无胶结或胶结差，开挖后引起坍塌。工程地质灾害所引发的事故也非常多，这是在不清楚前方不良地质情况下，仍沿用不变的施工手段，没有及时采取有针对性的处理措施造成的。掌子面前方围岩破碎、节理发育、岩石走向垂直、岩层间有泥夹层、前方出现断层带等，这些不良地质极易引发塌方事故。因此，开发单洞多保护罩隧道施工方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于解决隧道挖掘过程中的塌方事故，有效保护施工安全，简化初期支护。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

单洞多保护罩隧道施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

第1步：超前锚杆、小导管安装、注浆；

第2步：水平一侧保护推进槽挖掘；

第3步：双弧形保护罩进入第2步的保护推进槽；

第4步：水平另一侧保护推进槽挖掘；

第5步：双弧形保护罩进入第4步保护推进槽；

第6步：顶部保护推进槽挖掘；

第7步：中顶保护罩进入第6步保护推进槽；

第8步：开挖中上台阶Ⅰ部分(6)；

第9步：初喷混凝土；钢筋网片安装；钢架（钢格栅）安装；锚杆安装；

第10步：拆除中顶保护罩，对保护罩上侧进行二次喷射混凝土；

第11步：安装加强稳定杆，逐渐开挖中上台阶Ⅱ部分(9)并及时安装加强稳定杆；

第12步：分别开挖两侧Ⅲ部分(11)、两侧Ⅳ部分(12)；

第13步：对两侧Ⅲ部分(11)、两侧Ⅳ部分(12)外侧进行初喷混凝土；钢筋网片安装；钢架（钢格栅）安装；锚杆安装；

第14步：分别拆除加强稳定杆和双弧形保护罩；

第15步：进行两侧Ⅲ部分(11)、两侧Ⅳ部分(12)外侧的二次喷射混凝土；

第16步：进行二次衬砌。

第1步具体包括：

1）超前中空注浆锚杆、小导管和格栅钢架配合使用，锚杆长度4.5m,小导管为为3.5m，并应大于循环进尺的2倍。

2）超前锚杆外插角度为10-15°，小导管外插角为10-25°。

3）小导管周边注浆适用于自稳时间6~12小时。

第2步具体包括：

1)从一侧挖掘保护推进槽至弧的顶部；

2）从另一侧挖掘剩余弧段；

3）清理保护推进槽。

第3步具体包括：

1）双弧形保护罩一次进入隧道外缘线的深度为1/3~2/3；

2）在利用保护罩外侧二次衬砌时间对双弧形保护罩上侧喷射混凝土进行养护。

第9步具体包括：

1）初喷混凝土先喷射顶部拱，从左到右或从右到左；

2）围岩表面比较平整时，可不进行初喷混凝土，并先挂钢筋网，钢筋网需紧贴岩壁，再喷混凝土覆盖；

3）采用双层钢筋网时，第二层钢筋网在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设，其覆盖厚度不小于3cm；

4）钢筋网与锚杆连接牢固。

第9步具体包括：钢架（钢格栅）安装时：

1)安设前进行断面尺寸检查，及时处理欠挖侵入净空部分。

2)现场测量定位，首先测定出隧道中线，确定高程，然后再测定钢架（钢格栅）的纵向位置；钢架（钢格栅）与围岩之间的喷混凝土厚度不小于40mm；

3)两排钢架（钢格栅）间沿周边每隔1m用φ22纵向钢筋焊接联接，形成纵向连接系；

第9步具体包括：锚杆安装时：

1）锚杆孔位偏差不大于150mm，孔洞保持直线；杆体露出面的长度，不大于喷层厚度。

2）锚杆砂浆饱满，并作抗拔力试验，每300根锚杆抽验一组，每组3根。

第10步具体包括：

1）先拆除中顶保护罩；

2）再喷射顶部拱，从左到右或从右到左；

第11步具体包括：加强稳定杆数量为3~10，在中部、下部1/8~1/4双弧形保护罩(4)高度和上部3/4~7/8双弧形保护罩(4)高度处分别至少设定一根加强稳定杆。

第13步具体包括：初喷混凝土时：

1）再喷射两侧墙体，自下而上；

2）围岩表面比较平整时，可不进行初喷混凝土，并先挂钢筋网，钢筋网需紧贴岩壁，再喷混凝土覆盖；

3）采用双层钢筋网时，第二层钢筋网在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设，其覆盖厚度不小于3cm；

4）钢筋网与锚杆连接牢固。

第13步具体包括：钢架（钢格栅）安装时：

1)安设前进行断面尺寸检查，及时处理欠挖侵入净空部分。

2)现场测量定位，首先测定出隧道中线，确定高程，然后再测定钢架（钢格栅）的纵向位置；钢架（钢格栅）与围岩之间的喷混凝土厚度不小于40mm；

3)两排钢架（钢格栅）间沿周边每隔1m用φ22纵向钢筋焊接联接，形成纵向连接系；

第13步具体包括：锚杆安装时：

1）锚杆孔位偏差不大于150mm，孔洞保持直线；杆体露出面的长度，不大于喷层厚度。

2）锚杆砂浆饱满，并作抗拔力试验，每300根锚杆抽验一组，每组3根。

第16步具体包括：

1）断面检查；

2）从两侧拱脚向拱顶对称进行；

3）仰拱和底板。

双弧形保护罩主要包括弧形护板(4-1)、弧形支撑加强肋(4-2)、顶部加强板(4-3)、滑动底板(4-4)、底角支撑加强保护板(4-5)，其特征在于：两侧由两块弧形的弧形护板(4-1)，其弧形为竖直，与水平平面相交线均为直线；弧形护板(4-1)顶端连接，且在连接处增设顶部加强板(4-3)；在弧形护板(4-1)的内侧设置若干弧形支撑加强肋(4-2)为竖直的弧线形，优先等间距布置；在两侧底角分别设置滑动底板(4-4)，在每个滑动底板(4-4)的两侧分别为底角支撑加强保护板(4-5)。

中顶保护罩主要包括弧形保护罩(5-1)、弧形加强肋(5-2)、支撑直板(5-3)、直加强肋(5-4)、加强底角(5-5)、角部加强板(5-6)，其特征在于：中间为一块弧形保护罩(5-1)，横截面为弧形，在其内部设置若干弧形加强肋(5-2)，弧形加强肋(5-2)横向均匀布置；在弧形保护罩(5-1)左右两侧均设置支撑直板(5-3)，在连接处设置角部加强板(5-6)，在支撑直板(5-3)内侧设置若干直加强肋(5-4)且沿纵向均匀分布。

本发明的有益效果是便于隧道挖掘施工，简化支护，最大程度保证人员和财产安全，且结构简单，便于加工与操作，挖掘不同隧道的可行性高。

附图说明

下面结合附图对本发明中的单洞多保护罩隧道施工方法作进一步说明：

图1为超前锚杆、小导管安装、注浆示意图。

图2为一侧保护推进槽挖掘及推进双弧形保护罩示意图。

图3为双侧保护推进槽挖掘及推进双弧形保护罩示意图。

图4为中顶保护推进槽挖掘及推进中顶保护罩示意图。

图5为开挖中上台阶Ⅰ部分(6)示意图。

图6为初级支护与中顶保护罩拆除示意图。

图7为安装加强稳定杆和开挖中上台阶Ⅱ部分(9)示意图。

图8为开挖两侧Ⅲ部分(11)、两侧Ⅳ部分(12)示意图。

图9为保护罩拆除加强稳定杆和双弧形保护罩和剩余部分的初级支护示意图。

图10为双弧形保护罩端面示意图。

图11为中顶保护罩端面示意图。

图中：1为超前中空注浆锚杆；2为未开挖隧道；3为保护推进槽；4为双弧形保护罩；5为中顶保护罩；6为中上台阶Ⅰ部分；7为顶部初期维护；8为锚杆；9为中上台阶Ⅱ部分；10为加强稳定杆；11为两侧Ⅲ部分；12为两侧Ⅳ部分；

4-1为弧形护板；4-2为弧形支撑加强肋；4-3为顶部加强板；4-4为滑动底板；4-5为底角支撑加强保护板；

5-1为弧形保护罩；5-2为弧形加强肋；5-3为支撑直板；5-4为直加强肋；5-5为加强底角；5-6为角部加强板。

具体实施方式

为了进一步说明本发明，下面结合附图及实施例对本发明进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

一种单洞多保护罩隧道施工方法，如图1~图11所示。

单洞多保护罩隧道施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

第1步：超前锚杆、小导管安装、注浆；

第2步：水平一侧保护推进槽挖掘；

第3步：双弧形保护罩进入第2步的保护推进槽；

第4步：水平另一侧保护推进槽挖掘；

第5步：双弧形保护罩进入第4步保护推进槽；

第6步：顶部保护推进槽挖掘；

第7步：中顶保护罩进入第6步保护推进槽；

第8步：开挖中上台阶Ⅰ部分(6)；

第9步：初喷混凝土；钢筋网片安装；钢架（钢格栅）安装；锚杆安装；

第10步：拆除中顶保护罩，对保护罩上侧进行二次喷射混凝土；

第11步：安装加强稳定杆，逐渐开挖中上台阶Ⅱ部分(9)并及时安装加强稳定杆；

第12步：分别开挖两侧Ⅲ部分(11)、两侧Ⅳ部分(12)；

第13步：对两侧Ⅲ部分(11)、两侧Ⅳ部分(12)外侧进行初喷混凝土；钢筋网片安装；钢架（钢格栅）安装；锚杆安装；

第14步：分别拆除加强稳定杆和双弧形保护罩；

第15步：进行两侧Ⅲ部分(11)、两侧Ⅳ部分(12)外侧的二次喷射混凝土；

第16步：进行二次衬砌。

第1步具体包括：

1）超前中空注浆锚杆、小导管和格栅钢架配合使用，锚杆长度4.5m,小导管为为3.5m，并应大于循环进尺的2倍。

2）超前锚杆外插角度为10-15°，小导管外插角为10-25°。

3）小导管周边注浆适用于自稳时间6~12小时的地层。

第2步具体包括：

1)从一侧挖掘保护推进槽至弧的顶部；

2）从另一侧挖掘剩余弧段；

3）清理保护推进槽。

第3步具体包括：

1）双弧形保护罩一次进入隧道外缘线的深度为1/3~2/3；

2）在利用保护罩外侧二次衬砌时间对双弧形保护罩上侧喷射混凝土进行养护。

第9步具体包括：

1）初喷混凝土先喷射顶部拱，从左到右或从右到左；

2）围岩表面比较平整时，可不进行初喷混凝土，并先挂钢筋网，钢筋网需紧贴岩壁，再喷混凝土覆盖；

3）采用双层钢筋网时，第二层钢筋网在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设，其覆盖厚度不小于3cm；

4）钢筋网与锚杆连接牢固。

第9步具体包括：钢架（钢格栅）安装时：

1)安设前进行断面尺寸检查，及时处理欠挖侵入净空部分。

2)现场测量定位，首先测定出隧道中线，确定高程，然后再测定钢架（钢格栅）的纵向位置；钢架（钢格栅）与围岩之间的喷混凝土厚度不小于40mm；

3)两排钢架（钢格栅）间沿周边每隔1m用φ22纵向钢筋焊接联接，形成纵向连接系；

第9步具体包括：锚杆安装时：

1）锚杆孔位偏差不大于150mm，孔洞保持直线；杆体露出面的长度，不大于喷层厚度。

2）锚杆砂浆饱满，并作抗拔力试验，每300根锚杆抽验一组，每组3根。

第10步具体包括：

1）先拆除中顶保护罩；

2）再喷射顶部拱，从左到右或从右到左；

第11步具体包括：加强稳定杆数量为3~10，在中部、下部1/8~1/4双弧形保护罩(4)高度和上部3/4~7/8双弧形保护罩(4)高度处分别至少设定一根加强稳定杆。

第13步具体包括：初喷混凝土时：

1）再喷射两侧墙体，自下而上；

2）围岩表面比较平整时，可不进行初喷混凝土，并先挂钢筋网，钢筋网需紧贴岩壁，再喷混凝土覆盖；

3）采用双层钢筋网时，第二层钢筋网在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设，其覆盖厚度不小于3cm；

4）钢筋网与锚杆连接牢固。

第13步具体包括：钢架（钢格栅）安装时：

1)安设前进行断面尺寸检查，及时处理欠挖侵入净空部分。

2)现场测量定位，首先测定出隧道中线，确定高程，然后再测定钢架（钢格栅）的纵向位置；钢架（钢格栅）与围岩之间的喷混凝土厚度不小于40mm；

3)两排钢架（钢格栅）间沿周边每隔1m用φ22纵向钢筋焊接联接，形成纵向连接系；

第13步具体包括：锚杆安装时：

1）锚杆孔位偏差不大于150mm，孔洞保持直线；杆体露出面的长度，不大于喷层厚度。

2）锚杆砂浆饱满，并作抗拔力试验，每300根锚杆抽验一组，每组3根。

第16步具体包括：

1）断面检查；

2）从两侧拱脚向拱顶对称进行；

3）仰拱和底板。

双弧形保护罩包括弧形护板(4-1)、弧形支撑加强肋(4-2)、顶部加强板(4-3)、滑动底板(4-4)、底角支撑加强保护板(4-5)，其特征在于：两侧由两块弧形的弧形护板(4-1)；弧形护板(4-1)顶端连接，且在连接处增设顶部加强板(4-3)；在弧形护板(4-1)的内侧设置若干弧形支撑加强肋(4-2)为竖直的弧线形，等间距布置；在两侧底角分别设置滑动底板(4-4)，在每个滑动底板(4-4)的两侧分别为底角支撑加强保护板(4-5)。

中顶保护罩包括弧形保护罩(5-1)、弧形加强肋(5-2)、支撑直板(5-3)、直加强肋(5-4)、加强底角(5-5)、角部加强板(5-6)，其特征在于：中间为一块弧形保护罩(5-1)，横截面为弧形，在其内部设置若干弧形加强肋(5-2)，弧形加强肋(5-2)横向均匀布置；在弧形保护罩(5-1)左右两侧均设置支撑直板(5-3)，在连接处设置角部加强板(5-6)，在支撑直板(5-3)内侧设置若干直加强肋(5-4)且沿纵向均匀分布。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。