松散滑塌体覆盖层隧道出洞稳定支护结构的制作方法

1.本实用新型属于工程施工技术领域，具体涉及一种适用于松散滑塌体覆盖层隧道施工过程中的出洞稳定支护结构。


背景技术：

2.在我国局部高原地区(如贵州省)，由于特殊的地质及气象条件，容易导致滑坡地质灾害频发，对高速公路建设的安全性造成了严重影响。
3.某施工隧道洞口地形较陡，边仰坡为顺向坡，由强风化砂质板岩和含碎石粉质黏土组成，节理裂隙发育，呈碎裂松散结构，稳定性差。目前针对该类滑塌体隧道出洞施工往往采用先进行边仰坡防护，后进行隧道出洞施工，此方法安全性较高，但施工周期较长，工程建设成本高。如果先进行松散滑塌体仰坡防护后进行隧道出洞施工，项目整体工期将推迟10个月，增加建设成本约400万元。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本实用新型旨在提供一种松散滑塌体覆盖层隧道施工过程中的出洞稳定支护结构，不仅能保证施工安全质量，而且能大大节约施工周期和工程造价。
5.为此，本实用新型所采用的技术方案为：一种松散滑塌体覆盖层隧道出洞稳定支护结构，包括在隧道洞口处设置的加强型套拱、沿隧道设计轮廓线设置的双排注浆小导管超前支护；所述加强型套拱包括套拱基础和套拱管棚，套拱基础包括水泥墩和竖向注浆钢管，两个所述水泥墩分别支撑在套拱管棚左右两端的正下方，每个水泥墩配备有若干竖向注浆钢管加固，竖向注浆钢管的下部插入山体基岩内、上部伸入对应的水泥墩内；所述双排注浆小导管超前支护包括打入隧道掌子面的双排超前小导管，第一排超前小导管的钻孔角度为30
°
～35
°
，第二排超前小导管的钻孔角度为10
°
～15
°
，超前小导管的一端支撑在未开挖岩体上，另一端固定于钢拱架上，形成前端有支点的梁式结构，且每根超前小导管均为注浆钢管。
6.作为上述方案的优选，所述水泥墩长宽高尺寸为4m
×
6m
×
1m，竖向注浆钢管下部插入山体基岩内1m、上部伸入对应的水泥墩内0.5m，竖向注浆钢管间距1m，横向3排，纵向5列，共计15根，呈梅花型布设。优化竖向竖向注浆钢管的布置方式和尺寸参数，进一步增加基础强度。
7.进一步优选为，每根所述超前小导管均预留10cm牢固焊接于钢拱架上，双排超前小导管成孔位置沿隧道延伸方向相互交错，充分支撑围岩，进一步增加支护强度。
8.进一步优选为，每排所述超前小导管的环向间距为40cm，纵向间距为240cm，每四榀钢拱架为一个施工循环。
9.进一步优选为，每根所述超前小导管的前端加工成尖锥状，尾部焊加劲箍，管壁四周按15cm间距梅花形钻设φ6mm压浆孔。
10.本实用新型的有益效果：通过在隧道洞口处设置加强型套拱、沿隧道设计轮廓线
设置双排注浆小导管超前支护，增加隧道出洞位置处松散滑塌体覆盖层的支护强度，增强松散围岩的自承能力，有效控制围岩变形，有效防止隧道施工过程中出洞位置处出现滑塌，不仅能保证施工安全质量，而且能大大节约施工周期和工程造价。应用此工法，工期显著缩短，可提前工期10个月，减少施工成本约400万元；无需增加特殊设备，工艺可操作性强，经济合理，易推广。
附图说明
11.图1为加强型套拱的结构示意图。
12.图2为双排注浆小导管超前支护立面图。
13.图3为双排注浆小导管超前支护纵断面图。
具体实施方式
14.下面通过实施例并结合附图，对本实用新型作进一步说明。
15.一种松散滑塌体覆盖层隧道出洞稳定支护结构，包括图1所示的在隧道洞口处设置的加强型套拱，图2、图3所示的沿隧道设计轮廓线设置的双排注浆小导管超前支护。
16.如图1所示，为确保隧道施工安全，需设计加强型套拱。加强型套拱主要由套拱基础1和套拱管棚2两部分组成。套拱管棚2为现有的套拱管棚结构，套拱基础1为增加的部分，以增加套拱管棚的基础强度。套拱基础1主要由两个水泥墩1a和若干竖向注浆钢管1b组成。两个水泥墩1a分别支撑在套拱管棚2左右两端的正下方，每个水泥墩1a配备有若干竖向注浆钢管1b加固，竖向注浆钢管1b的下部插入山体基岩内、上部伸入对应的水泥墩1a内。
17.最好是，水泥墩1a长宽高尺寸为4m
×
6m
×
1m，竖向注浆钢管1b下部插入山体基岩内1m、上部伸入对应的水泥墩1a内0.5m，竖向注浆钢管1b总长1.5m。竖向注浆钢管1b间距1m，横向3排，纵向5列，共计15根，呈梅花型布设。注浆压力控制在0.5～1mpa，浆液采用1:1水泥浆，水泥墩1a采用c30混凝土浇筑。
18.结合图2、图3所示，隧道内远离洞口的部位已施工完成，包括初期支护5、二次衬砌6和仰拱7。双排注浆小导管超前支护包括打入隧道掌子面的双排超前小导管3。第一排超前小导管3的钻孔角度为30
°
～35
°
，主要发挥加固作用和扩大注浆作用；第二排超前小导管3的钻孔角度为10
°
～15
°
，主要起棚架作用。先施工第一排超前小导管，后施工第二排超前小导管。超前小导管3的一端支撑在未开挖岩体上，另一端固定于钢拱架4上，形成前端有支点的梁式结构，且每根超前小导管3均为注浆钢管。
19.钻孔完之后压入双层超前小导管，通过超前小导管向掌子面前方围岩进行注浆预加固，固结松散岩土体，增加岩土体密实度，沿隧道前进方向形成一个整体超前加固圈，进而增强松散围岩的自承能力，有效控制围岩变形。
20.最好是，每根超前小导管3均预留10cm牢固焊接于钢拱架4上，双排超前小导管3成孔位置沿隧道延伸方向相互交错。双排超前小导管3采用外径ф42mm、壁厚4.0mm的热轧无缝钢管，长5.0m，第一排36根，第二排37根，共计73根。超前小导管注浆前，应对开挖面进行初喷混凝土封闭，注浆材料采用p.o42.5水泥浆，水灰比为0.5:1～1:1，实际配比根据施工工艺水平现场试验确定，注浆压力为0.5～1.0mpa。
21.另外，每排超前小导管3的环向间距为40cm，纵向间距为240cm，每四榀钢拱架4为
一个施工循环。
22.每根超前小导管3的前端加工成尖锥状，尾部焊加劲箍，管壁四周按15cm间距梅花形钻设φ6mm压浆孔。


技术特征：
1.一种松散滑塌体覆盖层隧道出洞稳定支护结构，其特征在于：包括在隧道洞口处设置的加强型套拱、沿隧道设计轮廓线设置的双排注浆小导管超前支护；所述加强型套拱包括套拱基础(1)和套拱管棚(2)，套拱基础(1)包括水泥墩(1a)和竖向注浆钢管(1b)，两个所述水泥墩(1a)分别支撑在套拱管棚(2)左右两端的正下方，每个水泥墩(1a)配备有若干竖向注浆钢管(1b)加固，竖向注浆钢管(1b)的下部插入山体基岩内、上部伸入对应的水泥墩(1a)内；所述双排注浆小导管超前支护包括打入隧道掌子面的双排超前小导管(3)，第一排超前小导管(3)的钻孔角度为30
°
～35
°
，第二排超前小导管(3)的钻孔角度为10
°
～15
°
，超前小导管(3)的一端支撑在未开挖岩体上，另一端固定于钢拱架(4)上，形成前端有支点的梁式结构，且每根超前小导管(3)均为注浆钢管。2.根据权利要求1所述的松散滑塌体覆盖层隧道出洞稳定支护结构，其特征在于：所述水泥墩(1a)长宽高尺寸为4m
×
6m
×
1m，竖向注浆钢管(1b)下部插入山体基岩内1m、上部伸入对应的水泥墩(1a)内0.5m，竖向注浆钢管(1b)间距1m，横向3排，纵向5列，共计15根，呈梅花型布设。3.根据权利要求1所述的松散滑塌体覆盖层隧道出洞稳定支护结构，其特征在于：每根所述超前小导管(3)均预留10cm牢固焊接于钢拱架(4)上，双排超前小导管(3)成孔位置沿隧道延伸方向相互交错。4.根据权利要求1或3所述的松散滑塌体覆盖层隧道出洞稳定支护结构，其特征在于：每排所述超前小导管(3)的环向间距为40cm，纵向间距为240cm，每四榀钢拱架(4)为一个施工循环。5.根据权利要求4所述的松散滑塌体覆盖层隧道出洞稳定支护结构，其特征在于：每根所述超前小导管(3)的前端加工成尖锥状，尾部焊加劲箍，管壁四周按15cm间距梅花形钻设φ6mm压浆孔。

技术总结
本实用新型公开了一种松散滑塌体覆盖层隧道出洞稳定支护结构，包括在隧道洞口处设置的加强型套拱、沿隧道设计轮廓线设置的双排注浆小导管超前支护；加强型套拱包括套拱基础和套拱管棚，套拱基础包括水泥墩和竖向注浆钢管，两个水泥墩分别支撑在套拱管棚左右两端的正下方，竖向注浆钢管的下部插入山体基岩内、上部伸入对应的水泥墩内；双排注浆小导管超前支护包括打入隧道掌子面的双排超前小导管，第一排超前小导管的钻孔角度为30


技术研发人员：赵云鹏 张国磊 杨宁伟 陶国胜 尹金山 肖凎 孙伟杰
受保护的技术使用者：中交一公局厦门工程有限公司
技术研发日：2021.03.30
技术公布日：2021/10/23