流塑態淤泥層的礦山法隧道密閉超前支護體系及構建方法
【專利摘要】本發明涉及流塑態淤泥層的礦山法隧道密閉超前支護體系及構建方法。暗挖法隧道對地層的變形要求極為嚴格，且施工中伴隨著長期滲漏管線形成的拱頂淤泥或無自穩能力的砂層等施工難題。本發明在礦山法隧道開挖前，在工作井內壁對礦山法斷面輪廓外放線，沿斷面輪廓外放線走向分段切斷工作井圍護樁，在切斷處打設鄰接反向的C型或U型槽鋼，在C型或U型槽鋼開口處打設鋼焊管，通過鋼焊管對開挖輪廓外的流塑狀態淤泥地層進行注漿，形成注漿土體。本發明，由C型或U型槽鋼、鋼焊管、注漿土體三者協同作用，形成連續、剛性、密閉的支護體系，對上部無自穩能力的淤泥或者砂層形成支撐，施工簡單、安全性高、施工風險低的優點，具有廣泛的應用價值。
【專利說明】
流塑態淤泥層的礦山法隧道密閉超前支護體系及構建方法
技術領域
[0001]本發明涉及隧道工程結構技術領域，具體涉及一種流塑態淤泥層的礦山法隧道密閉超前支護體系及構建方法。
【背景技術】
[0002]目前越來越多的城市軌道交通和市政工程，由于通道或風道等隧道結構需下穿重要交通通路和無法改迀的重要管線等情況，而必須采用礦山法施工。暗挖法隧道對地層的變形要求極為嚴格，且施工中伴隨著長期滲漏管線形成的拱頂淤泥或無自穩能力的砂層等施工難題。因此，礦山法超前支護措施的選擇就顯得尤為重要。
[0003]一般的礦山法超前支護措施主要依靠Φ42，t=3.25mm、Φ 25，t=2.75mm等鋼焊管制作的超前小導管或大管棚等管狀材料輔以注漿來實現。經驗表明，這種結構在一般的粘性土、粉土、砂層中均有一定效果，但在無自穩能力的砂層，或開挖范圍內長期受到臨近管線滲漏影響而存在大范圍流塑淤泥的地層，大管棚、小導管等傳統的支護方式由于不能形成密閉的支護體系，難于發揮作用，均不能對上部的淤泥形成有效支護，嚴重影響施工安全。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種流塑態淤泥層的礦山法隧道密閉超前支護體系及構建方法，達到對上部淤泥形成有效支護的目的。
[0005]本發明所采用的技術方案為:
流塑態淤泥層的礦山法隧道密閉超前支護體系，包括工作井及工作井圍護粧，其特征在于:
礦山法斷面輪廓外設置有斷面輪廓外的放線，沿斷面輪廓外的放線的走向設置有工作井圍護粧的分段切斷口，分段切斷口處設置有鄰接反向的C型或U型槽鋼，在C型或U型槽鋼的開口處設置有鋼焊管。
[0006]斷面外側的淤泥或砂層中通過鋼焊管有注漿形成注漿土體。
[0007]流塑態淤泥層的礦山法隧道密閉超前支護體系的構建方法，其特征在于:
包括以下步驟:
步驟一:在施工工作井內對礦山法斷面進行放線，沿開挖輪廓外0.5m布置斷面輪廓外的放線；沿斷面輪廓外的放線的布置孔位，破除工作井井壁第一根工作井圍護粧，切斷鋼筋；
步驟二:在切斷的工作井圍護粧處，利用破除粧后的空隙，使用重型氣動夯錘，打入第一段C型或U型槽鋼；
步驟三:重復步驟一、二，沿著斷面輪廓外的放線的布置路徑，緊貼上一段打入的C型或U型槽鋼，與上一段C型或U型槽鋼開口方向相反，打入下一段C型或U型槽鋼；
步驟四:在上一段已經打入土體的C型或U型槽鋼的開口方向外側，打入預先加工好的厚壁的鋼焊管，角度隨C型或U型槽鋼角度，隨即利用鋼焊管對前方斷面外側的淤泥或砂層進行注漿；
步驟五:重復步驟一至四。
[0008]步驟四中，注漿材料為水玻璃+水泥漿組合漿液、水玻璃+無收縮水泥組合漿液或水泥漿+化學固沙劑組合漿液。
[0009]本發明具有以下優點:
1、本發明涉及的材料均為便于獲得的常規材料，材料尺寸均為常規類型，便于直接在市場采購；
2、本發明的超前支護體系由槽鋼+小導管+注漿材料三道支護措施協調共同作用，形成連續、剛性、密閉的支護體系，對上部無自穩能力的淤泥或者砂層形成支撐，保證了礦山法隧道開挖的可實施性和安全性，并降低了施工風險；
3、本發明操作簡單，利于施工實施。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明的槽鋼綜合超前支護體系布置位置示意，以及與工作井圍護粧、相對淤泥、砂層等不良地質、相對于開挖斷面的相對位置關系示意圖。
[0011]圖2為本發明的槽鋼綜合超前支護體系細部結構示意圖，包括組成支護體系的主要構成材料及相對位置關系示意圖。
[0012]圖中，1-礦山法斷面，2-斷面外側的淤泥或砂層，3-工作井圍護粧，4-斷面輪廓外的放線，5-C型或U型槽鋼，6-鋼焊管。
【具體實施方式】
[0013]下面結合【具體實施方式】對本發明進行詳細的說明。
[0014]本發明涉及的流塑態淤泥層的礦山法隧道密閉超前支護體系及構建方法，是一種適用于暗挖隧道的、利用工作井圍護粧、C型或U型槽鋼、鋼焊管、注漿材料等支護體系，來實現流塑狀淤泥或無自穩能力砂層的礦山法暗挖隧道超前支護結構的方法。該方法在隧道開挖前，預先在初支結構外側的范圍內打設鄰接反向連續的槽鋼結構組合體，形成支護體系的骨架，并在槽鋼的槽內打設小導管，對地層進行注漿，同時對槽鋼的體系進行加強和補充。這種方法是在流塑狀態淤泥地層中采用槽鋼+小導管+注漿材料三者協同作用，形成連續、剛性、密閉的支護體系，實現以往加固方式對地層的改良效果，形成隔離、密封流塑狀態粘土的能力，達到對上部淤泥形成有效支護的目的，利用這種方法在礦山法隧道設計中是比較經濟適用的，且具有現場施工簡單、安全性高、施工風險低的優點。
[0015]本發明涉及的流塑態淤泥層的礦山法隧道密閉超前支護體系，包括工作井及工作井圍護粧3，礦山法斷面I輪廓外設置有斷面輪廓外的放線4，沿斷面輪廓外的放線4的走向設置有工作井圍護粧3的分段切斷口，分段切斷口處設置有鄰接反向的C型或U型槽鋼5，在C型或U型槽鋼5的開口處設置有鋼焊管6。斷面外側的淤泥或砂層2中通過鋼焊管6有注漿形成注漿土體。由C型或U型槽鋼5、鋼焊管6、注漿土體三者協同作用，形成連續、剛性、密閉的支護體系，對上部無自穩能力的淤泥或者砂層形成支撐。
[0016]其中，C型或U型槽鋼5為20#_40#槽鋼或相應尺寸C型槽鋼，可根據斷面尺寸、上部淤泥質不良地層分布、氣動夯錘功率和市場可獲得情況綜合確定;鋼焊管6為DN40-DN60的厚壁的焊接鋼管，管徑應根據注漿壓力、匹配的相應槽鋼或C槽鋼尺寸確定;注漿土體可為水玻璃+水泥漿組合漿液、水玻璃+無收縮水泥組合漿液、水泥漿+化學固沙劑等不同組合，依據地層特點選用。
[0017]上述流塑態淤泥層的礦山法隧道密閉超前支護體系的構建方法，包括以下步驟:步驟一:在施工工作井內對礦山法斷面I進行放線，沿開挖輪廓外0.5m布置斷面輪廓外的放線4;沿斷面輪廓外的放線4的布置孔位，破除工作井井壁第一根工作井圍護粧3，切斷鋼筋;如遇滲漏流失泥水量較大，應以噴砼進行封閉；
步驟二:在切斷的工作井圍護粧3處，利用破除粧后的空隙，使用重型氣動夯錘，打入第一段C型或U型槽鋼5;需保證兩段槽鋼反向緊貼、互相咬合相切，形成基本密閉的體系；
步驟三:重復步驟一、二，沿著斷面輪廓外的放線4的布置路徑，緊貼上一段打入的C型或U型槽鋼5，與上一段C型或U型槽鋼5開口方向相反，打入下一段C型或U型槽鋼5;
步驟四:在上一段已經打入土體的C型或U型槽鋼5的開口方向外側，打入預先加工好的厚壁的鋼焊管6，角度隨C型或U型槽鋼5角度，隨即利用鋼焊管6對前方斷面外側的淤泥或砂層2進行注漿；
步驟五:重復步驟一至四。
[0018]本發明的內容不限于實施例所列舉，本領域普通技術人員通過閱讀本發明說明書而對本發明技術方案采取的任何等效的變換，均為本發明的權利要求所涵蓋。
【主權項】
1.流塑態淤泥層的礦山法隧道密閉超前支護體系，包括工作井及工作井圍護粧(3)，其特征在于: 礦山法斷面(I)輪廓外設置有斷面輪廓外的放線(4)，沿斷面輪廓外的放線(4)的走向設置有工作井圍護粧(3)的分段切斷口，分段切斷口處設置有鄰接反向的C型或U型槽鋼(5)，在C型或U型槽鋼(5)的開口處設置有鋼焊管(6)。2.根據權利要求1所述的流塑態淤泥層的礦山法隧道密閉超前支護體系，其特征在于: 斷面外側的淤泥或砂層(2)中通過鋼焊管(6)有注漿形成注漿土體。3.流塑態淤泥層的礦山法隧道密閉超前支護體系的構建方法，其特征在于: 包括以下步驟: 步驟一:在施工工作井內對礦山法斷面(I)進行放線，沿開挖輪廓外0.5m布置斷面輪廓外的放線(4);沿斷面輪廓外的放線(4)的布置孔位，破除工作井井壁第一根工作井圍護粧(3)，切斷鋼筋； 步驟二:在切斷的工作井圍護粧(3)處，利用破除粧后的空隙，使用重型氣動夯錘，打入第一段C型或U型槽鋼(5); 步驟三:重復步驟一、二，沿著斷面輪廓外的放線(4)的布置路徑，緊貼上一段打入的C型或U型槽鋼(5)，與上一段C型或U型槽鋼(5)開口方向相反，打入下一段C型或U型槽鋼(5); 步驟四:在上一段已經打入土體的C型或U型槽鋼(5)的開口方向外側，打入預先加工好的厚壁的鋼焊管(6)，角度隨C型或U型槽鋼(5)角度，隨即利用鋼焊管(6)對前方斷面外側的淤泥或砂層(2)進行注漿； 步驟五:重復步驟一至四。4.根據權利要求3所述的流塑態淤泥層的礦山法隧道密閉超前支護體系的構建方法，其特征在于: 步驟四中，注漿材料為水玻璃+水泥漿組合漿液、水玻璃+無收縮水泥組合漿液或水泥漿+化學固沙劑組合漿液。
【文檔編號】E21D11/14GK106089260SQ201610650530
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月10日 公開號201610650530.X, CN 106089260 A, CN 106089260A, CN 201610650530, CN-A-106089260, CN106089260 A, CN106089260A, CN201610650530, CN201610650530.X
【發明人】段亞剛, 王立新, 倪飛, 賈少春, 魏慶繁, 戴志仁, 蔣清國, 王天明, 王海祥, 張海
【申請人】中鐵第一勘察設計院集團有限公司