一種隧道拼裝式初期支護方法技術

本發明專利技術涉及一種隧道拼裝式初期支護方法，解決了采用礦山法施工開挖后的隧道、地下工程初期支護，特別是沒有采用盾構法施工時，地質較為軟弱破碎特殊區段的工程有效支護問題，包括整體式支護和分部開挖支護，其特征是根據隧道斷面形式，將支護構件分解成若干塊，在現場緊貼開挖面，將構件拼裝成環，控制圍巖變形；分部開挖支護即分部開挖分別成環，整體連接。及時支護圍巖，控制變形，并改善作業環境；縮短初期支護作業時間，提高作業面施工安全系數；受力更加均勻；保證防水層施工質量；可實現機械化安裝，效率高；使用方法更靈活，適用范圍更廣；支護成本低。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及城市隧道及地下工程
，尤其是一種隧道拼裝式初期支護方法。
技術介紹
隧道開挖破壞了地層的初始應力平衡，產生圍巖應力釋放和洞室變形，軟弱圍巖因其自承能力較低，變形表現更為突出，為控制圍巖應力適量釋放和變形，增加結構安全和施工安全，在開挖后的洞室周邊立即進行初期支護，向洞室周邊提供抗力，控制圍巖變形。現有技術中有多種初期支護方法，其過程和效果各的特點，適應性也不一樣。如專利公開號為CN101592032A，公開的一種淺埋下穿高速公路不均勻地層超大斷面隧道初期支護構造，包括超前支護結構和初期支護結構，超前支護結構是由徑向間隔布設的外大管棚、內大管棚復合構成；初期支護結構是由通過噴射混凝土形成的拱部外支護層、全環內支護層復合構成，并在其邊墻段布設邊墻系統錨桿。又如專利公開號為CN102226407A設計的一種四線大跨隧道索拱聯合初期支護構造，包括覆蓋圍巖的噴射混凝土層和沿隧道開挖方向間隔布設的全環鋼架，以及沿拱墻面布設錨固于圍巖中的系統錨桿，全環鋼架埋設于噴射混凝土層內；在隧道拱部鋼架與臨時豎撐連接處沿隧道開挖方向間隔設置錨固于圍巖并與全環鋼架連接的第一組預應力錨索，在邊墻部位、拱腳處附近分別沿隧道開挖方向間隔設置錨固于圍巖并與全環鋼架連接的第二組預應力錨索、第三組預應力錨索。再如專利公開號為CN104863614A提出的一種由波紋鋼板與混凝土組合結構替代鋼格柵初期支護的方法，由上部支護波紋板、邊墻波紋板及仰拱波紋板組接成環而構成；洞室上臺階兩拱腳處固有兩H型鋼，上部支護波紋板及邊墻波紋板的上端部經H型鋼支撐固定；下臺階的兩拱腳處固有兩槽鋼，邊墻波紋板的下端由槽鋼支撐固定，邊墻波紋板的下端部預留有仰拱搭接頭；上部支護波紋板、邊墻波紋板及仰拱波紋板在縱向上依次通過法蘭連接；上部支護波紋板、邊墻波紋板及仰拱波紋板與圍巖之間灌注混凝土。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決采用礦山法施工開挖后的隧道、地下工程初期支護，特別是沒有或無法采用盾構法施工時，地質較為軟弱破碎特殊區段的工程有效支護問題，提供一種結構合理、效率高且施工安全的隧道拼裝式初期支護方法。本專利技術的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：一種隧道拼裝式初期支護方法，包括整體式支護和分部開挖支護，其特征是根據隧道斷面形式，將支護構件分解成若干塊，在現場緊貼開挖面，將構件拼裝成環，控制圍巖變形；所述的分部開挖支護即分部開挖分別成環，整體連接，具體步驟如下（以隧道斷面寬度中心線為Y軸、隧道高度中點為原點設定平面直角坐標）。（一）開挖第Ⅰ或第Ⅱ象限部分，進行初期支護并臨時鎖定，具體做法具有以下步驟。①測量放樣：根據設計斷面測量出開挖輪廓線。②開挖：軟弱圍巖采用挖機開挖，較硬圍巖采用松動爆破開挖，一次開挖深度為50-80cm。③出砟、清理平整開挖面。④拼裝支護構件，并進行連接形成整體。⑤后背注漿填充。⑥拆除臨時支撐。（二）對應第Ⅰ、第Ⅱ象限，開挖第Ⅳ、第Ⅲ象限，進行初期支護后并與相鄰支護構件連接且臨時鎖定。（三）完成各象限支護，拆除臨時鎖定構件，初期支護封閉成環。礦山法是一種傳統的施工方法，隧道在開挖后受爆破影響，造成巖體破裂形成松弛狀態，隨時會產生坍落現象，基于這種松弛荷載理論依據，施工按分部順序采取分割式一塊一塊的開挖，并要求邊挖邊撐以求安全，支撐復雜，耗材多。而新奧法是應用巖體力學理論，以維護和利用圍巖的自承能力為基點，采用錨桿和噴射混凝土為主要支護手段，及時的進行支護，控制圍巖的變形和松弛，使圍巖成為支護體系的組成部分，并通過對圍巖和支護的量測、監控來指導隧道施工和地下工程設計施工的方法和原則。本技術方案針對現有技術在實踐中存在的不足進行初期支護設計，在采用礦山法施工時，由于開挖后圍巖前期比較穩定，后期變形卻較大，而盾構法施工的投入成本大，且許多工程不適合采用此法，對于地質較為軟弱破碎特殊區段的城市地鐵、地下人行通道、公路隧道、鐵路隧道、水利隧道等地下工程，通過本裝置和支護方法的應用，達到安全、高效的支護目的。作為優選，所述的支護構件包括普通支護構件和調節塊，普通支護構件和調節塊均由基體和位于基體外表面的承載板構成。支護構件是初期支護的主要硬件工具，本方法利用普通支護構件和調節塊的合理組合，按支護點位的實際力變情況，選擇性地采用整體式支護和分部開挖支護。支護構件采取預先工廠化生產，對普通支護構件統一標準，現場機械化安裝；由于經測量放樣，根據設計斷面測量出開挖輪廓線，使支護構件具有理論數據基礎，各支護構件單件、組合后其表面平整光滑，有利于防水層施工。支護構件為弧形板結構，基體外表面主要是指基體的外弧形面。作為優選，所述的支護構件包括普通支護構件和調節塊，普通支護構件和調節塊在四個厚度面上均設有連接螺孔。本方案中，各單件支護構件之間的連接全部通過厚度邊部配合，弧形基體內側設置斜沉孔式安裝螺槽，從安裝螺槽中即可直接穿裝螺桿和固定螺母。作為優選，所述的連接螺孔位于普通支護構件或調節塊中的基體厚度部位，并在基體內表面相對應部位設有安裝螺槽。作為優選，所述的拼裝支護構件并進行連接形成整體，在第Ⅰ或第Ⅱ象限中，從下往上依次進行A1-A2-A3或C1-C2-C3支護構件的安裝。作為優選，所述的拼裝支護構件時，在第Ⅲ、第Ⅳ象限中，其側面從下而上依次進行B1-B2或D1-D2支護構件的安裝。底部從中間向邊部進行安裝。作為優選，所述的安裝螺槽的深度與連接螺孔相配合，并朝連接螺孔方向設有定位平面。作為優選，所述的拆除臨時支撐在所有支護構件固定之后進行。本專利技術的有益效果是：相對噴射混凝土支護來說，克服了早期混凝土強度較低的缺點，及時支護圍巖，控制變形，并改善作業環境；模塊組裝方式，縮短初期支護作業時間，提高作業面施工安全系數；封閉成環后，以注漿措施使其與圍巖接觸更加密貼，受力更加均勻；支護構件表面平整光滑，便于防水層施作，保證防水層施工質量；同一工程中的支護構件工廠化、標準化生產，并可實現機械化安裝，效率高；實現拼裝式初期支護，使用方法更靈活，適用范圍更廣；投入較小，可選擇性在局部軟弱圍巖中采用，支護成本低。附圖說明圖1是本專利技術的一種整體式支護方法示意圖。圖2是本專利技術的一種分部開挖支護方法第一部分開挖示意圖。圖3是本專利技術的一種分部開挖支護方法第二部分開挖示意圖。圖4是本專利技術的一種分部開挖支護方法第三部分開挖示意圖。圖5是本專利技術的一種分部開挖支護方法第四部分開挖示意圖。圖6是本專利技術的一種分部開挖支護方法結束狀態示意圖。圖7是本專利技術的一種普通支護構件結構示意圖。圖8是本專利技術的一種調節塊結構示意圖。圖中：1. 普通支護構件，11. 安裝螺槽，12. 連接螺孔，2. 調節塊，3. 基體，4. 承載板；圖中M為周邊圍巖。具體實施方式下面通過實施例，并結合附圖，對本專利技術的技術方案作進一步具體的說明。本實施例隧道拼裝式初期支護方法，將支護構件分解成多塊，在工廠或現場集中制作，然后運至工程點，采用機械將構件拼裝成環，緊貼開挖面，控制圍巖變形。支護構件包括普通支護構件1和調節塊2，參見圖7、圖8，普通支護構件1和調節塊2均由基體3和位于基體3外表面的承載板4構成，承載板即為模板。普通支護構件1在四個厚度面的基體3上均設有連接螺孔12，其中長度方向兩邊各設三處，寬本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種隧道拼裝式初期支護方法，包括整體式支護和分部開挖支護，其特征是根據隧道斷面形式，將支護構件分解成若干塊，在現場緊貼開挖面，將構件拼裝成環，控制圍巖變形；所述的分部開挖支護即分部開挖分別成環，整體連接，具體步驟如下（以隧道斷面寬度中心線為Y軸、隧道高度中點為原點設定平面直角坐標）：（一）開挖第Ⅰ或第Ⅱ象限部分，進行初期支護并臨時鎖定，具體做法：①測量放樣：根據設計斷面測量出開挖輪廓線；②開挖：軟弱圍巖采用挖機開挖，較硬圍巖采用松動爆破開挖，一次開挖深度為50?80cm；③出砟、清理平整開挖面；④拼裝支護構件，并進行連接形成整體；⑤后背注漿填充；⑥拆除臨時支撐；（二）對應第Ⅰ、第Ⅱ象限，開挖第Ⅳ、第Ⅲ象限，進行初期支護后并與相鄰支護構件連接且臨時鎖定；（三）完成各象限支護，拆除臨時鎖定構件，初期支護封閉成環。

【技術特征摘要】
1.一種隧道拼裝式初期支護方法，包括整體式支護和分部開挖支護，其特征是根據隧道斷面形式，將支護構件分解成若干塊，在現場緊貼開挖面，將構件拼裝成環，控制圍巖變形；所述的分部開挖支護即分部開挖分別成環，整體連接，具體步驟如下（以隧道斷面寬度中心線為Y軸、隧道高度中點為原點設定平面直角坐標）：（一）開挖第Ⅰ或第Ⅱ象限部分，進行初期支護并臨時鎖定，具體做法：①測量放樣：根據設計斷面測量出開挖輪廓線；②開挖：軟弱圍巖采用挖機開挖，較硬圍巖采用松動爆破開挖，一次開挖深度為50-80cm；③出砟、清理平整開挖面；④拼裝支護構件，并進行連接形成整體；⑤后背注漿填充；⑥拆除臨時支撐；（二）對應第Ⅰ、第Ⅱ象限，開挖第Ⅳ、第Ⅲ象限，進行初期支護后并與相鄰支護構件連接且臨時鎖定；（三）完成各象限支護，拆除臨時鎖定構件，初期支護封閉成環。2.根據權利要求1所述的一種隧道拼裝式初期支護方法，其特征在于所述的支護構件包括普通支護構件（1）和調節塊（2），普通支護構件和調節塊均由基體（3）和位于基體外表面的承載板（4）構成。3.根據權利要求1或2所述的一種...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳翔航，靳炳強，
申請(專利權)人：中鐵二十四局集團浙江工程有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江;33