全风化Ⅵ级围岩隧道多台阶管棚锁脚施工方法

摘要

本发明提供一种全风化Ⅵ级围岩隧道多台阶管棚锁脚施工方法，包括以下步骤：（1）测量定位放线；（2）洞身开挖；（3）立钢架、焊连接筋和网片；（4）

说明书

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，特别涉及一种全风化Ⅵ级围岩隧道多台阶管棚锁脚施工方法。

背景技术

太平岭隧道部分段落为Ⅵ级围岩，富水流砂，设计采用CRD工法（交叉中隔墙法）施工，然而CRD工法具有如下的缺点：拆除中隔壁时风险较大，工序繁琐，施工进度较慢，整体初期支护沉降过大。

有鉴于此，为解决上述技术问题，本发明人基于相关领域的研发，并经过不断测试及改良，进而有本发明的产生。

发明内容

本发明的目的是针对隧道围岩较差，在中、下台阶开挖时，渗水较大，全风化中细砂流塌严重，流塌深度约为0.5（下部）～1.5m，造成拱部沉降量偏大；由于洞内水大，中下导长期在水中浸泡，难以下落，导致中下导跟进施工十分困难等技术问题，为了有效控制拱顶沉降及水平收敛，考虑到管棚机作业空间，因而采用多台阶+钢排架+89管棚锁脚施工方法，其施工空间大，利用管棚机作业，能够有效解决拱顶沉降及水平收敛的问题。

为达上述目的，本发明提供一种全风化Ⅵ级围岩隧道多台阶管棚锁脚施工方法，其包括以下步骤：

（1）测量定位放线：确定洞身位置；

（2）洞身开挖：开挖的顺序为同台阶分左右幅，分台阶交错开挖；

（3）立钢架、焊连接筋和网片：挖出第一台阶时，先在第一台阶上以0.5m的间距立第一组钢架，且第一组钢架的下端部之间设有临时支撑，挖出第二台阶时，不仅继续以0.5m的间距立第一组钢架，同时在第一组钢架的下方立第二组钢架，且第二组钢架的下端部之间设有临时支撑，挖出第三台阶时，在第二组钢架的下方立第三组钢架，且第三组钢架的下端部之间设有临时支撑，挖出第四台阶时，在第三组钢架的下方立第四组钢架，再将第四组钢架的底端连接，使得钢架成为闭合环；每榀钢架间采用纵向连接筋连接，再在连接筋之间安装网片；

（4）42钢管锁脚注浆：每榀钢架的脚部采用4根42热轧无缝钢管进行锁脚，并使用双液浆进行注浆，双液浆配合比为：水泥：水玻璃：水=1：0.67：1.22，注浆压力为+1～2Mpa；

（5）喷锚混凝土：向钢架及临时支撑喷射混凝土；

（6）89钢管锁脚：先锚喷6-10榀钢架，在第一组钢架、第二组钢架、第三组钢架靠近下方的位置采用89钢管锁脚，89钢管的下插角为30°～45°，89钢管端头留好注浆头；

（7）焊接连接板及再喷锚混凝土：每两根89钢管通过连接板进行连接并与钢架进行焊接，钢板焊接完毕后再视现场情况进行补喷锚混凝土；

（8）89钢管注浆：使用双液浆进行注浆，双液浆配合比为：水泥：水玻璃：水=1：0.67：1.22，注浆压力为+1～2Mpa；

（9）施工完毕。

所述的全风化Ⅵ级围岩隧道多台阶管棚锁脚施工方法，步骤（3）中，所述钢架采用I25a型钢钢架。

所述的全风化Ⅵ级围岩隧道多台阶管棚锁脚施工方法，步骤（3）中，所述的临时支撑采用I16型钢钢架。

所述的全风化Ⅵ级围岩隧道多台阶管棚锁脚施工方法，步骤（3）中，在第一组钢架上的临时支撑的顶部采用108钢管拉采两个斜撑。

所述的全风化Ⅵ级围岩隧道多台阶管棚锁脚施工方法，步骤（3）中，所述的网片采用8钢筋网。

所述的全风化Ⅵ级围岩隧道多台阶管棚锁脚施工方法，步骤（4）中，所述的42热轧无缝钢管的长度为4.5m。

所述的全风化Ⅵ级围岩隧道多台阶管棚锁脚施工方法，步骤（5）中，向钢架喷射C30混凝土厚度32cm，向临时支撑喷射C25混凝土厚20cm，施工过程中按照规范要求进行试块留置。

所述的全风化Ⅵ级围岩隧道多台阶管棚锁脚施工方法，步骤（7）中，所述的连接板采用20cm×60cm×1.6cm的钢板。

所述的全风化Ⅵ级围岩隧道多台阶管棚锁脚施工方法，步骤（7）中，所述的连接板与钢架采用面焊。

本发明的有益效果是：采用多台阶+钢排架+89管棚锁脚施工方法，解决了全风化Ⅵ级富水流砂围岩坍塌、沉降的问题，关键点为采用管棚锁定固定钢架拱脚焊接连接，并采用面焊接，89钢管的下插角为30°～45°，保证锁角深度和保持好角度。89管棚注浆采用水玻璃双液浆，双液浆配合比为：水泥：水玻璃：水=1：0.67：1.22。注浆压力为+1～2MPa。加快固结管棚周围围岩。本发明为制约全风化Ⅵ级围岩初期支护钢架位移和加强初期支护及围岩稳定，采用不同刚度的钢管（42钢管和89钢管）通过喷射混凝土施工前后对钢架脚部锁脚，加强初期支护的稳定性，提高了施工安全性，加快施工进度。

附图说明

图1为本发明的施工方法的步骤图；

图2为本发明的多台阶管棚锁脚施工步骤的横断面图；

图3为本发明的多台阶管棚锁脚施工步骤的纵断面图。

具体实施方式

有关本发明为达到上述的使用目的与功效及所采用的技术手段，现举出较佳可行的实施例，并配合附图所示，详述如下：

如图1至图3所示，分别为本发明的施工方法的步骤图、多台阶管棚锁脚施工步骤的横断面图以及纵断面图。本发明提供一种全风化Ⅵ级围岩隧道多台阶管棚锁脚施工方法，其主要包括以下步骤：

1）测量定位放线S1：确定洞身位置。

2）洞身开挖S2：根据开挖量，安排相关出渣的设备，开挖的顺序为同台阶分左右幅，且不能同时开挖，分台阶交错开挖，技术人员现场监控开挖是否到位。在此工序施工同时，组织加工完毕的钢架运至洞内。

需要说明的是，图3中显示的实施例为采用四台阶法施工，但不以此为限。

3）立钢架、焊连接筋和网片S3：具体为，挖出第一台阶时11，先在第一台阶11上以0.5m的间距立第一组钢架21，且第一组钢架21的下端部之间设有临时支撑3，钢架连接板用M30×80高强度螺栓进行连接。每榀间（0.5m）采用22纵向连接筋连接，纵向间距为Va为0.8m，Vb为0.6m(中至中)。网片采用8钢筋网。

而后，挖出第二台阶12时，不仅继续以0.5m的间距立第一组钢架21，同时在第一组钢架21的下方立第二组钢架22，且第二组钢架22的下端部之间设有临时支撑3，钢架之间的钢架连接板用M30×80高强度螺栓进行连接。每榀间（0.5m）采用22纵向连接筋连接，纵向间距为Va为0.8m，Vb为0.6m(中至中)。网片采用8钢筋网。

以此类推，依序挖出第三台阶13及第四台阶14，并依次由上至下立第三组钢架23以及第四组钢架24，第三组钢架23的下端部之间也设有临时支撑3，再将第四组钢架的底端连接，使得钢架成为闭合环。

较佳的是，所述钢架均采用I25a型钢钢架，而所述的临时支撑3均采用I16型钢钢架。

此外，在第一组钢架21所连接的临时支撑3的顶部采用108钢管拉采两个斜撑6，避免拱部沉降。

4）42锁脚注浆S4：钢架立完连接后，每榀钢架处采用4根（每侧各两根）42热轧无缝钢管4进行锁脚，42热轧无缝钢管4的长度为4.5m，在每根钢管端部用22螺纹钢筋制作成L型与钢架进行焊接连接，并进行注浆。注浆材料为水泥水玻璃双液浆，浆液配合比为：水泥：水玻璃：水=1：0.67：1.22，注浆压力为+1～2MPa。

5）喷锚混凝土S5：钢架连接并锁脚后，向钢架喷射C30混凝土厚度32cm，向临时支撑3喷射C25混凝土厚20cm。施工过程中按照规范要求进行试块留置。

6）89钢管5锁脚S6：考虑管棚钻机的作业空间，先锚喷6-10榀（3-5m），再进行89钢管5锁脚，中下导落底时89管棚锁角，即在第一、二、三组钢架（21、22、23）靠近下方的位置采用89钢管5锁脚，89钢管5下插角为30°～45°，保证锁角深度和保持好角度。89钢管5锁角送管时，管口要封死，端头留好注浆头。

7）焊接16mm连接板S7及再喷锚混凝土S8：每两根89钢管通过连接板进行连接并与钢架进行焊接，连接板采用20cm×60cm×1.6cm的钢板并与钢架连接处焊接牢固，根据现场情况，保证接触面大，采用面焊，使整体受力。根据现场情况，钢板焊接完毕后再视现场情况进行补喷锚混凝土。

8）89钢管5注浆S9：89钢管5注浆为关键工序，根据试验情况，水泥浆的固结时间为4h左右，双液浆的固结时间为3min左右。通过现场比选，现场地质情况双液浆更为适用，双液浆配合比为：水泥：水玻璃：水=1：0.67：1.22。注浆压力为+1～2MPa。

该步骤需要注意的是：因双液浆固结时间短，在注浆过程中要持续，中断后无法再注入浆液，因此在注浆时过程中，需注意注浆的时间及压力，保证注浆的效果是管棚锁脚的关键。

9）多台阶管棚锁脚施工完毕，可进行下一道工序S10。

综上所述，本发明采用多台阶、钢排架、管棚锁脚综合方法解决了全风化Ⅵ级富水流砂围岩坍塌、沉降的问题，关键点为采用管棚锁定固定钢架拱脚焊接连接，并采用面焊接，89钢管的下插角为30°～45°，保证锁角深度和保持好角度。89管棚注浆采用水玻璃双液浆，双液浆配合比为：水泥：水玻璃：水=1：0.67：1.22。注浆压力为+1～2MPa。加快固结管棚周围围岩。本发明为制约全风化Ⅵ级围岩初期支护钢架位移和加强初期支护及围岩稳定，采用不同刚度的钢管（42钢管和89钢管）通过喷射混凝土施工前后对钢架脚部锁脚，加强初期支护的稳定性，提高了施工安全性，加快施工进度。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。