單洞單罩隧道挖掘施工方法與流程

本發明涉及隧道施工技術，尤其涉及了一種單洞單罩隧道挖掘施工方法。

背景技術：

當通過多種堆積體時，由于結構松散，顆粒間無膠結或膠結差，開挖后引起坍塌。工程地質災害所引發的事故也非常多，這是在不清楚前方不良地質情況下，仍沿用不變的施工手段，沒有及時采取有針對性的處理措施造成的。掌子面前方圍巖破碎、節理發育、巖石走向垂直、巖層間有泥夾層、前方出現斷層帶等，這些不良地質極易引發塌方事故。因此，開發單洞單罩隧道挖掘施工方法具有重要意義。

技術實現要素：

本發明的目的在于解決隧道挖掘過程中的塌方事故，有效保護施工安全，簡化初期支護。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

單洞單罩隧道挖掘施工方法，其特征在于，包括以下步驟：

第1步：超前錨桿、小導管安裝、注漿；

第2步：隧道外緣線挖掘；

第3步：保護罩進入隧道外緣線；

第4步：洞身開挖；

第5步：初噴混凝土；

第6步：鋼筋網片安裝；

第7步：鋼架（鋼格柵）安裝；

第8步：錨桿安裝；

第9步：對保護罩上側進行二次噴射混凝土；

第10步：二次襯砌保護罩以外的部分 。

第1步進一步包括：

1）超前中空注漿錨桿、小導管和格柵鋼架配合使用，錨桿長度4.5 m,小導管為為3.5m，并應大于循環進尺的2 倍。

2）超前錨桿外插角度為10 -15°，小導管外插角為 10-25°。

3）小導管周邊注漿適用于自穩時間6~12小時的地層。

第2步進一步包括：

1)從一側挖掘至整個弧長的1/3；

2）從另一側挖掘剩余弧段；

3）清理隧道外緣線。

第3步進一步包括：

1）保護罩一次進入隧道外緣線的深度為1/3~2/3；

2）在利用保護罩外側二次襯砌時間對保護罩上側噴射混凝土進行養護。

3）在初噴混凝土后，滿足二次襯砌時間和養護穩定時間，可進行下一段的第1步~第4步。

第5步進一步包括：

1）先噴射頂部拱，從左到右或從右到左；

2）再噴射兩側墻體，自下而上；

第6步進一步包括：

1）圍巖表面比較平整時，可不進行初噴混凝土，并先掛鋼筋網，鋼筋網需緊貼巖壁，再噴混凝土覆蓋。

2）采用雙層鋼筋網時，第二層鋼筋網在第一層鋼筋網被混凝土覆蓋后鋪設，其覆蓋厚度不小于3cm。

3）鋼筋網與錨桿連接牢固。

第7步進一步包括：

1)安設前進行斷面尺寸檢查，及時處理欠挖侵入凈空部分。

2)現場測量定位，首先測定出隧道中線，確定高程，然后再測定鋼架（鋼格柵）的縱向位置；鋼架（鋼格柵）與圍巖之間的噴混凝土厚度不小于40mm；

3)兩排鋼架（鋼格柵）間沿周邊每隔1m 用φ22 縱向鋼筋焊接聯接，形成縱向連接系；

第8步進一步包括：

1）錨桿孔位偏差不大于150mm，孔洞保持直線；桿體露出面的長度，不大于噴層厚度。

2）錨桿砂漿飽滿，并作抗拔力試驗，每300 根錨桿抽驗一組，每組3 根。

第9步進一步包括：

1）先噴射兩側墻體，自下而上；

2）再噴射頂部拱，從左到右或從右到左；

第10步進一步包括：

1）斷面檢查；

2）從兩側拱腳向拱頂對稱進行；

3）仰拱和底板。

保護罩主要包括掘進端口(4-1)、外側端口(4-2)、外防護板支撐板(4-3)、易滑動底板(4-4)、底角支撐加強保護板(4-5)、環向加強肋(4-6)，其特征在于：外防護板支撐板(4-3)的豎直橫斷面為拱形、矩形、橢圓形（底部切掉部分）、圓形（底部切掉部分），底部無防護板，厚度為5~50mm；掘進端口(4-1)、外側端口(4-2)均為豎直，掘進端口(4-1)截面大于外側端口(4-2)截面200~400mm，掘進端口(4-1)、外側端口(4-2)之間的外防護板支撐板(4-3)均勻連續過度；外防護板支撐板(4-3)的內部設置若干環向加強肋(4-6)，環向加強肋(4-6)所在平面為豎直，并垂直外防護板支撐板(4-3)，環向加強肋(4-6)的間距為200~500mm；在兩側底部的外防護板支撐板(4-3)的底部分別為易滑動底板(4-4)，易滑動底板(4-4)為水平，寬度為200~400mm；在外防護板支撐板(4-3)的內側，或外側，或內側和外側設置底角支撐加強保護板(4-5)，底角支撐加強保護板(4-5)一端與易滑動底板(4-4)連接，另一端與外防護板支撐板(4-3)連接，底角支撐加強保護板(4-5)的水平兩端分別到達掘進端口(4-1)和外側端口(4-2)，主要支撐整體穩定并保護易滑動底板(4-4)。

易滑動底板(4-4)主要由驅動輪(4-4-1)、托鏈輪(4-4-2)、導向輪(4-4-3)、支重輪(4-4-4)、平衡梁(4-4-5)、鋼板履帶架(4-4-6)和履帶板(4-4-7)等構成，在鋼板履帶架(4-4-6)的上部有多個托鏈輪(4-4-2)，托鏈輪(4-4-2)均勻分布；在鋼板履帶架(4-4-6)的下部有多組支重輪(4-4-4)，每組支重輪(4-4-4)為2~8個，支重輪(4-4-4)的連接軸心與平衡梁(4-4-5)相連接，平衡梁(4-4-5)與鋼板履帶架(4-4-6)連接，在一端為驅動輪(4-4-1)，在另一端為導向輪(4-4-3)，驅動輪(4-4-1)、托鏈輪(4-4-2)、導向輪(4-4-3)、支重輪(4-4-4)的外側為履帶板(4-4-7)。

本發明的有益效果是便于隧道挖掘施工，簡化支護，最大程度保證人員和財產安全，且結構簡單，便于加工與操作，挖掘不同隧道的可行性高。

附圖說明

下面結合附圖對本發明中的單洞單罩隧道挖掘施工方法作進一步說明：

圖1為超前錨桿、小導管安裝、注漿示意圖。

圖2為隧道外緣線挖掘示意圖。

圖3為保護罩進入隧道外緣線示意圖。

圖4為洞身開挖示意圖。

圖5為初噴混凝土示意圖。

圖6為鋼筋網片、鋼架（鋼格柵）安裝示意圖。

圖7為錨桿安裝示意圖。

圖8為保護罩側立面示意圖。

圖9為保護罩外側端口立面示意圖。

圖10為易滑動底板示意圖。

圖中：1為超前中空注漿錨桿；2為未開挖隧道；3為隧道外緣線；4為保護罩；5為洞身開挖隧道；6為出噴混凝土；7為鋼筋網片和鋼架（鋼格柵）；8為錨桿。

4-1為掘進端口；4-2為外側端口；4-3為外防護板支撐板；4-4為易滑動底板；4-5為底角支撐加強保護板；4-6為環向加強肋；4-4-1為驅動輪；4-4-2為托鏈輪；4-4-3為導向輪；4-4-4為支重輪；4-4-5為平衡梁；4-4-6為鋼板履帶架；4-4-7為履帶板。

具體實施方式

為了進一步說明本發明，下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細地描述，但不能將它們理解為對本發明保護范圍的限定。

一種單洞單罩隧道挖掘施工方法，如圖1所示，主要包括掘進端口(4-1)、外側端口(4-2)、外防護板支撐板(4-3)、易滑動底板(4-4)、底角支撐加強保護板(4-5)、環向加強肋(4-6)。

單洞單罩隧道挖掘施工方法，其特征在于，包括以下步驟：

第1步：超前錨桿、小導管安裝、注漿；

第2步：隧道外緣線挖掘；

第3步：保護罩進入隧道外緣線；

第4步：洞身開挖；

第5步：初噴混凝土；

第6步：鋼筋網片安裝；

第7步：鋼架（鋼格柵）安裝；

第8步：錨桿安裝；

第9步：對保護罩上側進行二次噴射混凝土；

第10步：二次襯砌保護罩以外的部分 。

第11步：返回第1步。

第1步具體包括：

1）超前中空注漿錨桿、小導管和格柵鋼架配合使用，錨桿長度4.5 m,小導管為為3.5m，并應大于循環進尺的2 倍。

2）超前錨桿外插角度為10 -15°，小導管外插角為 10-25°。

3）小導管周邊注漿適用于自穩時間6~12小時。

第2步具體包括：

1)從一側挖掘至整個弧長的1/3；

2）從另一側挖掘剩余弧段；

3）清理隧道外緣線。

第3步具體包括：

1）保護罩一次進入隧道外緣線的深度為1/3~2/3；

2）在利用保護罩外側二次襯砌時間對保護罩上側噴射混凝土進行養護。

3）在初噴混凝土后，滿足二次襯砌時間和養護穩定時間，可進行下一段的第1步~第4步。

第5步具體包括：

1）先噴射頂部拱，從左到右或從右到左；

2）再噴射兩側墻體，自下而上；

第6步具體包括：

1）圍巖表面比較平整時，可不進行初噴混凝土，并先掛鋼筋網，鋼筋網需緊貼巖壁，再噴混凝土覆蓋。

2）采用雙層鋼筋網時，第二層鋼筋網在第一層鋼筋網被混凝土覆蓋后鋪設，其覆蓋厚度不小于3cm。

3）鋼筋網與錨桿連接牢固。

第7步具體包括：

1)安設前進行斷面尺寸檢查，及時處理欠挖侵入凈空部分。

2)現場測量定位，首先測定出隧道中線，確定高程，然后再測定鋼架（鋼格柵）的縱向位置；鋼架（鋼格柵）與圍巖之間的噴混凝土厚度不小于40mm；

3)兩排鋼架（鋼格柵）間沿周邊每隔1m 用φ22 縱向鋼筋焊接聯接，形成縱向連接系；

第8步具體包括：

1）錨桿孔位偏差不大于150mm，孔洞保持直線；桿體露出面的長度，不大于噴層厚度。

2）錨桿砂漿飽滿，并作抗拔力試驗，每300 根錨桿抽驗一組，每組3 根。

第9步具體包括：

1）先噴射兩側墻體，自下而上；

2）再噴射頂部拱，從左到右或從右到左；

第10步具體包括：

1）斷面檢查；

2）從兩側拱腳向拱頂對稱進行；

3）仰拱和底板。

保護罩主要包括掘進端口(4-1)、外側端口(4-2)、外防護板支撐板(4-3)、易滑動底板(4-4)、底角支撐加強保護板(4-5)、環向加強肋(4-6)，其特征在于：外防護板支撐板(4-3)的豎直橫斷面為拱形、矩形、橢圓形（底部切掉部分）、圓形（底部切掉部分），底部無防護板，厚度為5~50mm；掘進端口(4-1)、外側端口(4-2)均為豎直，掘進端口(4-1)截面大于外側端口(4-2)截面200~400mm，掘進端口(4-1)、外側端口(4-2)之間的外防護板支撐板(4-3)均勻連續過度；外防護板支撐板(4-3)的內部設置若干環向加強肋(4-6)，環向加強肋(4-6)所在平面為豎直，并垂直外防護板支撐板(4-3)，環向加強肋(4-6)的間距為200~500mm；在兩側底部的外防護板支撐板(4-3)的底部分別為易滑動底板(4-4)，易滑動底板(4-4)為水平，寬度為200~400mm；在外防護板支撐板(4-3)的內側，或外側，或內側和外側設置底角支撐加強保護板(4-5)，底角支撐加強保護板(4-5)一端與易滑動底板(4-4)連接，另一端與外防護板支撐板(4-3)連接，底角支撐加強保護板(4-5)的水平兩端分別到達掘進端口(4-1)和外側端口(4-2)，主要支撐整體穩定并保護易滑動底板(4-4)。

易滑動底板(4-4)包括驅動輪(4-4-1)、托鏈輪(4-4-2)、導向輪(4-4-3)、支重輪(4-4-4)、平衡梁(4-4-5)、鋼板履帶架(4-4-6)和履帶板(4-4-7)，在鋼板履帶架(4-4-6)的上部有多個托鏈輪(4-4-2)，托鏈輪(4-4-2)均勻分布；在鋼板履帶架(4-4-6)的下部有多組支重輪(4-4-4)，每組支重輪(4-4-4)為2~8個，支重輪(4-4-4)的連接軸心與平衡梁(4-4-5)相連接，平衡梁(4-4-5)與鋼板履帶架(4-4-6)連接，在一端為驅動輪(4-4-1)，在另一端為導向輪(4-4-3)，驅動輪(4-4-1)、托鏈輪(4-4-2)、導向輪(4-4-3)、支重輪(4-4-4)的外側為履帶板(4-4-7)。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。