專利名稱：大斷面斷層破碎帶隧道突泥處理結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及隧道施工領域，具體為一種大斷面斷層破碎帶隧道突泥處理結構。
背景技術：
隨著我國國防、鐵路客運專線、高速公路、交通運輸和公用事業的發展以及環境保護、農田保護、城市引水的需要，長大隧道施工逐年增加。施工中不可避免的斷層破碎帶處理也越來越多，在裂隙水發育的斷層破碎帶發生突泥，如何能夠安全快速的通過斷層破碎帶突泥段施工，是隧道施工及需解決的難題之一。大多數隧道的斷層破碎帶圍巖多為古老的變質巖地層，巖性復雜多變，斷層、層面和構造節理發育，多見層間摩擦面和巖脈穿插，斷層帶內充填角礫及斷層泥，巖層破碎，基本無膠結，隧區內地下水以裂隙水為主，地下水賦 存條件較好，隧道涌水量較大，具承壓性。目前針對大斷面斷層破碎帶隧道突泥大多采用大管棚結構進行施工，所需施工空間較大，所用設備龐大，租賃費用較高，而且洞內使用機械排污多、噪聲大，對作業人員危害大，更重要的是施工周期較長，不利于突泥的快速處理，存在安全隱患。此外，傳統的鎖腳錨管打設方式為立拱架后把鎖腳錨管緊貼拱架左右打入即可，左右錨管用鋼筋焊接，這種加固方式的缺陷在于當圍巖壓力大時，鎖腳錨管和拱架還沒有達到承載力極限時已經斷裂，錨管與鋼拱架間沒有形成整體，過早地喪失其作用，僅通過限制鋼拱架位移來抵抗圍巖變形，整體穩定性較差，降低了施工安全性。
發明內容本實用新型為了解決現有斷層破碎帶隧道突泥處理采用大管棚施工，存在所需施工空間較大、施工成本高、周期長等問題，提供一種大斷面斷層破碎帶隧道突泥處理結構。本實用新型是采用如下技術方案實現的大斷面斷層破碎帶隧道突泥處理結構，包括沿掌子面支設的鋼拱架以及位于鋼拱架兩側的鎖腳錨管，還包含沿鋼拱架內、外輪廓線分別密排布設的內側小導管和外側小導管以及布設在塌穴口處的引排水管，內側小導管角度為10 15度，外側小導管角度為15 25度，鋼拱架背后間隔預埋有排水盲管、砼回噴管及泵送砂漿管。所述的鋼拱架腹板上留孔的位置設有超前小導管。所述的鋼拱架上、并且靠貼圍巖一側間隔固定有定位鋼板，每個定位鋼板兩端分別開有位于鋼拱架兩側的定位孔，打入圍巖的鎖腳錨管貫穿于定位孔內，位于鋼拱架兩側的鎖腳錨管露出端采用環形連接件連接并與鋼拱架卡固。所述定位鋼板的數量及間隔距離可根據施工現場需求確定。所述的鎖腳錨管與水平方向的夾角為15 20°，定位鋼板上的定位孔為縱向橢圓形孔，由于鎖腳錨管是斜向打入鋼拱架兩側的圍巖中，所以定位孔為縱向橢圓形孔；所述環形連接件是由兩根直勾鋼筋活動連接而成的環形結構，可調整間距，以方便施工作業。采用本實用新型的結構設計，具有以下優點I、在掘進開挖出現突泥地質時，先沿掌子面鋼拱架內、外輪廓線直接用風槍把加工好的內側小導管和外側小導管直接推入坍穴內，盡量密排施做，其余地方用風槍打眼在拱架腹板上留孔的地方施做超前小導管，方法簡單易行，操作方便，且便于排水，比大管棚方案施工進度快，效果明顯；2、斷層泥帶注漿擴散困難，超前注漿效果不大，甚至出現注漿水加劇突泥現象，在坍穴口處鋼管或小導管預埋做引排水管道，使斷層泥適量排出，能夠減輕初期支護的壓力，且具有易操作的特點；3、將突泥地段附近已施工好初期支護地方及時套拱，以免發生突泥時，瞬間力量把已施工地段初期支護沖垮，施工簡單、質量有保證、造價較低、用工少；
·[0013]4、在鋼拱架背后預埋排水盲管，在合適地方預埋砼回噴管，使初期支護形成堅固的硬殼，預埋泵送砂漿管及時回填坍穴；5、采用鋼拱架與鎖腳錨管加固新方法，通過定位孔、定位鋼板及環形連接件使鋼拱架與鎖腳錨管固定更加牢固，形成整體，極限承載能力進一步提高，使打入后的鎖腳錨管充分發揮支撐作用，對周邊圍巖提供較大的支護抗力，阻止圍巖產生過度變形，更好地限制鋼拱架位移，使其盡早承擔圍巖變形引起的壓力，保證隧道初期的穩定性；總之，本實用新型結構簡單、設計合理、加工簡便、施工操作簡便、勞動強度低、安全可靠、易掌握、經濟效益明顯，最大限度地解決了隧道安全掘進預防地質災害問題，節約了成本，比采用大管棚施工洞內使用機械排污少，噪聲小，可減少機械尾氣排放，對作業人員危害小，給隧道施工創造了良好環保效益，適用鐵路隧道大斷面斷層破碎帶突泥處理，有效控制突泥突水災害作用，也可用于公路、水工隧道斷層破碎帶突泥處理，具有很大的優越性，易推廣使用。
圖I為本實用新型的結構示意圖，圖2為本實用新型所述鋼拱架與鎖腳錨管的正面結構示意圖；圖3為本實用新型所述鋼拱架與鎖腳錨管的側面結構示意圖；圖4為本實用新型所述環形連接件的結構示意圖；圖中1_鋼拱架；2_鎖腳錨管；3_定位鋼板；4_定位孔；5_環形連接件；6-內側小導管；7_外側小導管；8_引排水管；9_排水盲管；10_砼回噴管；11_泵送砂漿管；12-超前小導管。
具體實施方式
大斷面斷層破碎帶隧道突泥處理結構，如圖I所示，包括沿掌子面支設的鋼拱架I以及位于鋼拱架兩側的鎖腳錨管2，還包含沿鋼拱架內、外輪廓線分別密排布設的內側小導管6和外側小導管7以及布設在塌穴口處的引排水管8，內側小導管角度為10 15度，夕卜側小導管角度為15 25度，鋼拱架背后間隔預埋有排水盲管9、砼回噴管10及泵送砂漿管11，鋼拱架腹板上留孔的位置設有超前小導管12。[0023]如圖2、3所示，鋼拱架I上、并且靠貼圍巖一側間隔固定有定位鋼板3，每個定位鋼板兩端分別開有位于鋼拱架兩側的定位孔4，打入圍巖的鎖腳錨管2貫穿于定位孔4內，位于鋼拱架兩側的鎖腳錨管露出端采用環形連接件5連接并與鋼拱架I卡固，如圖4所示，環形連接件5是由兩根直勾鋼筋連接成環型而成，為方便施工作業，可調整間距。鎖腳錨管2打入端為馬蹄形，鎖腳錨管2與水平方向的夾角為15 20°，定位鋼板3上的定位孔4為縱向橢圓形孔。在掘進開挖出現突泥地質時，先沿掌子面拱架內側直接用風槍把加工好的L=4 6m，端頭包尖的Φ50πιπι，壁厚為5毫米的無縫鋼管作為內側小導管直接推入坍穴內，盡量密排施做，角度約為10 15度，同時沿拱架外輪廓再施做一層Φ 50mm無縫小導管，角度為15 25度，作為外側小導管，其余地方用風槍打眼在拱架腹板上留孔的地方施做Φ 50mm超前小導管，在突泥口垂直打設短小導管，在小導管背后插入短木板。在坍穴口處用Φ80πιπι 鋼管或Φ50πιπι小導管預埋做臨時引排水管道，使斷層泥適量排出，以減輕初期支護的壓力。將突泥地段附近已施工好初期支護地方及時套拱，以免發生突泥時，瞬間力量把已施工地段初期支護沖垮，此外在施工中嚴格控制好拱架的輪廓尺寸，拱架要有足夠的預留變形量，保證套拱后襯砌砼的厚度滿足設計要求，在拱架背后預埋Φ IOOmm排水盲管，在合適地方預埋Φ80_鋼管作為輪回噴管，使初期支護形成堅固的硬殼，預埋Φ 150mm鋼管泵送砂漿回填坍穴，及時施做套拱，確保兩次支護密貼形成良好的整體受力結構，特別施工坍穴附近中下導要慎重，中下導交錯開挖且每次只能一榀拱架進尺。鋼拱架I支立后將定位鋼板焊在鋼拱架靠貼圍巖端，鎖腳錨管長度不小于3. 5 4m，用Φ42πιπι小導管加工而成，打人端用切割機成馬蹄形，加固連接時鎖腳錨管用ΥΤ-28風槍打入，鎖腳錨管露出端頭用環形件連接堆焊滿，連接環形件由Φ22πιπι鋼筋彎曲而成。定位鋼板是由上下兩塊組成，間距15cm,每塊長45cm、寬25cm、厚16mm ;鎖腳錨管長度為
3.5 4m,用風槍打設時要有一定的角度,一般控制在15 20° ,共打設4根；定位孔的孔徑為50mm，用氧氣割成橢圓形(或鉆床打孔)，長控制在13cm范圍，鋼拱架下端連接端與中導或下導拱架連接板，預留連接螺栓孔。
權利要求1.一種大斷面斷層破碎帶隧道突泥處理結構，包括沿掌子面支設的鋼拱架(I)以及位于鋼拱架兩側的鎖腳錨管(2)，其特征是還包含沿鋼拱架內、外輪廓線分別密排布設的內側小導管(6)和外側小導管(7)以及布設在塌穴口處的引排水管(8)，內側小導管角度為10 15度，外側小導管角度為15 25度，鋼拱架背后間隔預埋有排水盲管(9)、砼回噴管(10 )及泵送砂漿管(11)。
2.根據權利要求I所述的大斷面斷層破碎帶隧道突泥處理結構，其特征是所述的鋼拱架腹板上留孔的位置設有超前小導管(12)。
3.根據權利要求I所述的大斷面斷層破碎帶隧道突泥處理結構，其特征是鋼拱架(I)上、并且靠貼圍巖一側間隔固定有定位鋼板(3)，每個定位鋼板兩端分別開有位于鋼拱架兩側的定位孔(4)，打入圍巖的鎖腳錨管(2)貫穿于定位孔(4)內，位于鋼拱架兩側的鎖腳錨管露出端采用環形連接件(5)連接并與鋼拱架(I)卡固。
4.根據權利要求3所述的大斷面斷層破碎帶隧道突泥處理結構，其特征是鎖腳錨管(2)與水平方向的夾角為15 20°，定位鋼板(3)上的定位孔(4)為縱向橢圓形孔。
5.根據權利要求3所述的大斷面斷層破碎帶隧道突泥處理結構，其特征是環形連接件(5)是由兩根直勾鋼筋活動連接而成的環形結構。
專利摘要本實用新型涉及隧道施工領域，具體為一種大斷面斷層破碎帶隧道突泥處理結構，解決現有斷層破碎帶隧道突泥處理存在施工空間較大、施工成本高、周期長等問題，包括鋼拱架、鎖腳錨管，沿鋼拱架內、外輪廓線布設的內側小導管、外側小導管及布設在塌穴口處的引排水管，內側小導管角度10～15度，外側小導管角度15～25度，鋼拱架背后預埋排水盲管、砼回噴管、泵送砂漿管，拱架鎖腳錨管采用新型結構進行加固，結構簡單、設計合理、加工簡便、操作簡便、勞動強度低、安全可靠、易掌握、節約成本，適用鐵路隧道大斷面斷層破碎帶突泥處理，有效控制突泥突水災害作用，也可用于公路、水工隧道斷層破碎帶突泥處理，易推廣使用。
文檔編號E21D21/00GK202628123SQ20122022327
公開日2012年12月26日 申請日期2012年5月18日 優先權日2012年5月18日
發明者史趙鵬, 李峰, 張雋 申請人:中鐵十二局集團第二工程有限公司