一种穿越流沙地层隧道开挖支护体工法

摘要

本发明涉及一种穿越流沙地层隧道开挖支护工法，采用在拱部钢架外侧及掌子面，设置薄木板插板，拱部利用超前小导管，在小导管外侧进行插板；掌子面插板，核心土周边打设导管，在拱部超前与核心土导管上，贴近掌子面焊钢筋，间距适合挡住薄木板，插板与围岩面满铺，预留好核心土等其他相关措施；在开挖工程中，将隧道掌子面分上、中、下三台阶，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开、平行推进，快速建立支护体系结构。本施工方法能够有效防范砂层流沙的危险，施工安全性高。

说明书

技术领域

本发明涉及隧道施工领域，尤其涉及一种穿越流沙地层隧道开挖支护体工法。

背景技术

当今社会，交通系统的发展直接制约着国家综合实力的发展。在我国复杂的地形中存在大量流沙地层，流沙地层不同于一般软岩、土的特性，其具有流变性，造成该地层隧道成洞困难，稳定性差，支护难度大。目前国内外针对该地层隧道施工进度慢，稳定性差，施工安全性低。

鉴于上述缺陷，本发明作者经过长时间的研究和实践获取了本创作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种穿越流沙地层隧道开挖支护体工法，用以克服上述技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种穿越流沙地层隧道开挖支护体工法，该具体过程为：

步骤a，施作超前支护，进行掌子面核心土的插钢管作业；

步骤b，开挖上台阶，在拱部和掌子面设置薄木板插板，施作上台阶导坑周边的永久初期支护；

步骤c，施作锁脚锚杆、系统锚杆，安装临时横撑钢架；

步骤d，开挖中台阶，施作中台阶导坑周边的永久初期支护和临时仰拱支护；

步骤e，开挖下台阶，施作下台阶导坑周边的永久初期支护；

步骤f，开挖隧底，施作隧底初期支护，初期支护封闭成环；

步骤g，仰拱初期支护、二衬和填充。

进一步地，在上述步骤a中，该具体过程为：

步骤a1，超前支护：利用上一循环架立的钢架进行施作超前小导管注浆支护，形成顶部孤形护顶；选用L＝2.6m，Φ42小导管进行预注浆，隧道拱顶左侧小导管环向间距为10cm，拱顶右侧小导管环向间距为30cm，注浆浆液采用水灰比为1∶1的水泥单液浆；

步骤a2，掌子面核心土插钢管作业。

进一步地，在上述步骤b中，该具体过程为：

步骤b1，开挖上台阶：环形开挖上台阶，每循环进尺0.4m，预留核心土；

步骤b2，在拱部设置薄木板插板：拱部利用超前小导管，在小导管外侧进行插板，插板厚度为3mm，宽度为20～30cm；

步骤b3，在所述的掌子面设置薄木板插板：在掌子面设置薄木板插板，插板厚度为3mm，宽度为20～30cm，长度为0.4～0.6m；在所述的拱部超前与核心土导管上，贴近掌子面焊钢筋，间距适合挡住薄木板，插板与围岩面满铺；

步骤b4，施作上台阶导坑周边的永久初期支护及临时仰拱：铺设钢筋网、架立钢架，并施作上台阶导坑周边的永久初期支护的径向系统锚杆、超前支护、喷混凝土；钢架支撑选用I20b工字钢，间距为0.4/榀，左侧拱部均在钢架外侧，靠近围岩侧，设置木插板，插板厚度为4mm，宽度为20cm，长度为0.4-0.6m；钢拱架纵向连接筋环向间距为0.5m，设置在钢拱架内侧，远离围岩侧；临时仰拱采用I18工字钢、厚度为25cm的C20喷射混凝土。

进一步地，在上述步骤c中，该具体过程为：

步骤c1，施作锁脚锚杆和系统锚杆：每榀施作两根系统锚杆，锁脚锚管以上1m，左右侧各施作2根锁脚锚杆；

步骤c2，临时横撑钢架安装：因上台阶要留2～3m核心土，故临时横撑在掌子面后2～3m处安装，随掌子面进尺，后方超过3m的核心土挖除，紧跟安装临时横撑，并喷射混凝土。

根据权利要求1所述的穿越流沙地层隧道开挖支护体工法，其特征在于，在上述步骤d中，该具体过程为：

步骤d1，开挖中台阶：上台阶施工至适当距离后，开挖中台阶，利用上一循环架立的钢架支护，开挖中台阶，每循环进尺0.4m；中台阶施工时，需与上台阶拉开距离，控制在5～6m左右；

步骤d2，施作中台阶导坑周边的永久初期支护和临时仰拱支护：铺设钢筋网、架立钢架、打设锁脚锚杆左右各2根、锁脚锚管左右各2根，喷射混凝土；钢架支撑选用I20b工字钢，间距为0.4/榀，左侧拱部均在钢架外侧，靠近围岩侧，设置木插板，插板厚度为4mm，宽度为20cm，长度为0.4-0.6m；钢拱架纵向连接筋环向间距为0.5m，设置在钢拱架内侧，远离围岩侧；临时仰拱采用I18工字钢、厚度为25cm的C20喷射混凝土。

进一步地，在上述步骤f中，该具体过程为：

步骤f1，开挖下台阶：利用上一循环架立的钢架支护，开挖下台阶，每循环进尺0.6m；下台阶施工时，需与中台阶拉开距离，控制在5～6m左右；

步骤f2，施作下台阶导坑周边的永久初期支护及临时仰拱：铺设钢筋网、架立钢架、打设锁脚锚杆左右各2根、锁脚锚管左右各2根，喷混凝土；钢架支撑选用I20b工字钢，间距为0.4/榀，左侧拱部均在钢架外侧，靠近围岩侧，设置木插板，插板厚度为4mm，宽度为20cm，长度为0.4-0.6m；钢拱架纵向连接筋环向间距为0.5m，设置在钢拱架内侧，远离围岩侧，；临时仰拱采用I18工字钢、厚度为25cm的C20喷射混凝土。

进一步地，在上述步骤g中，该具体过程为：

步骤g1，仰拱初期支护：每循环开挖长度为3m，开挖后及时施作仰拱初期支护，完成两个隧底开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度为6m；

步骤g2，仰拱二衬：每6m施工一次，仰拱二衬超前仰拱填充6m；

步骤g3，仰拱填充，每6m施工一次。

与现有技术相比本发明的有益效果为，本工法工艺简单，针对流沙地层能够起到

有效的支护效果，提高了作业安全性。

附图说明

图1为本发明穿越流沙地层隧道开挖支护体工法的流程示意图；

图2为本发明三台阶临时仰拱施工工序纵断面图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

本发明穿越流沙地层隧道开挖支护体系法的工艺原理是：在拱部钢架外侧及掌子面，设置薄木板插板，拱部利用超前小导管，在小导管外侧进行插板；掌子面插板，核心土周边打设导管，在拱部超前与核心土导管上，贴近掌子面焊钢筋，间距适合挡住薄木板，插板与围岩面满铺，预留好核心土等其他相关措施。在开挖工程中，将隧道掌子面分上、中、下三台阶，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开、平行推进，快速建立支护体系结构，确保工程质量和施工安全。

请参阅图1所示，其为本发明穿越流沙地层隧道开挖支护体系法的流程示意图，图2为本发明三台阶临时仰拱施工工序纵断面图，图中，系统径向锚杆1，拱部超前支护2、喷射混凝土3、钢架4、拱墙衬砌5、隧底填充6、仰拱7，本工法按照开挖①部、②部、③部的工序先后开挖。

该具体过程为：

步骤a，施作超前支护2，进行掌子面核心土的插钢管作业；

步骤b，开挖上台阶，在拱部和掌子面设置薄木板插板，施作上台阶导坑周边的

永久初期支护；

步骤c，施作锁脚锚杆、系统锚杆1，安装临时横撑钢架；

步骤d，开挖中台阶，施作中台阶导坑周边的永久初期支护和临时仰拱支护；

步骤e，开挖下台阶，施作下台阶导坑周边的永久初期支护；

步骤f，开挖隧底，施作隧底初期支护，初期支护封闭成环；

步骤g，仰拱初期支护、二衬和填充。

其中在步骤a中，包括：

步骤a1，超前支护：步骤a1，超前支护：利用上一循环架立的钢架进行施作超前小导管注浆支护，形成顶部孤形护顶；选用L＝2.6m，Φ42小导管进行预注浆，隧道拱顶左侧小导管环向间距为10cm，拱顶右侧小导管环向间距为30cm，注浆浆液采用水灰比为1∶1的水泥单液浆；

步骤a2，掌子面核心土插钢管作业。

在步骤b中，包括：

步骤b1，开挖上台阶：环形开挖上台阶，每循环进尺0.4m，预留核心土；

步骤b2，在拱部设置薄木板插板：拱部利用超前小导管，在小导管外侧进行插板，插板厚度为3mm，宽度为20～30cm；

步骤b3，在掌子面设置薄木板插板：在掌子面设置薄木板插板，插板厚度为3mm，宽度为20～30cm，长度为0.4～0.6m。在拱部超前与核心土导管上，贴近掌子面焊钢筋，间距适合挡住薄木板，插板与围岩面满铺；

步骤b4，施作上台阶导坑周边的永久初期支护及临时仰拱：铺设钢筋网、架立钢架，并施作上台阶导坑周边的永久初期支护的径向系统锚杆、超前支护、喷混凝土；钢架支撑选用I20b工字钢，间距为0.4/榀，左侧拱部均在钢架外侧，靠近围岩侧，设置木插板，插板厚度为4mm，宽度为20cm，长度为0.4-0.6m；钢拱架纵向连接筋环向间距为0.5m，设置在钢拱架内侧，远离围岩侧；临时仰拱采用I18工字钢、厚度为25cm的C20喷射混凝土。

在步骤c中，包括：

步骤c1，施作锁脚锚杆和系统锚杆：每榀施作两根系统锚杆，锁脚锚管以上1m，左右侧各施作2根锁脚锚杆；

步骤c2，临时横撑钢架安装：因上台阶要留2～3m核心土，故临时横撑在掌子面后2～3m处安装，随掌子面进尺，后方超过3m的核心土挖除，紧跟安装临时横撑，并喷射混凝土。

在步骤d中，包括：

步骤d1，开挖中台阶：上台阶施工至适当距离后，开挖中台阶台阶，利用上一循环架立的钢架支护，开挖中台阶，每循环进尺0.4m；中台阶施工时，需与上台阶拉开距离，控制在5～6m左右；

步骤d2，施作中台阶导坑周边的永久初期支护和临时仰拱支护：；钢架支撑选用I20b工字钢，间距为0.4/榀，左侧拱部均在钢架外侧，靠近围岩侧，设置木插板，插板厚度为4mm，宽度为20cm，长度为0.4-0.6m；钢拱架纵向连接筋环向间距为0.5m，设置在钢拱架内侧，远离围岩侧；临时仰拱采用I18工字钢、厚度为25cm的C20喷射混凝土。

在步骤f中，包括：

步骤f1，开挖下台阶：利用上一循环架立的钢架支护，开挖下台阶，每循环进尺0.6m；下台阶施工时，需与中台阶拉开距离，控制在5～6m左右；

步骤f2，施作下台阶导坑周边的永久初期支护及临时仰拱：铺设钢筋网、架立钢架、打设锁脚锚杆左右各2根、锁脚锚管左右各2根，喷混凝土；钢架支撑选用I20b工字钢，间距为0.4/榀，左侧拱部均在钢架外侧，靠近围岩侧，设置木插板，插板厚度为4mm，宽度为20cm，长度为0.4-0.6m；钢拱架纵向连接筋环向间距为0.5m，设置在钢拱架内侧，远离围岩侧，；临时仰拱采用I18工字钢、厚度为25cm的C20喷射混凝土。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。