流塑态淤泥层的矿山法隧道密闭超前支护体系及构建方法
【专利摘要】本发明涉及流塑态淤泥层的矿山法隧道密闭超前支护体系及构建方法。暗挖法隧道对地层的变形要求极为严格，且施工中伴随着长期渗漏管线形成的拱顶淤泥或无自稳能力的砂层等施工难题。本发明在矿山法隧道开挖前，在工作井内壁对矿山法断面轮廓外放线，沿断面轮廓外放线走向分段切断工作井围护桩，在切断处打设邻接反向的C型或U型槽钢，在C型或U型槽钢开口处打设钢焊管，通过钢焊管对开挖轮廓外的流塑状态淤泥地层进行注浆，形成注浆土体。本发明，由C型或U型槽钢、钢焊管、注浆土体三者协同作用，形成连续、刚性、密闭的支护体系，对上部无自稳能力的淤泥或者砂层形成支撑，施工简单、安全性高、施工风险低的优点，具有广泛的应用价值。
【专利说明】
流塑态淤泥层的矿山法隧道密闭超前支护体系及构建方法
技术领域
[0001]本发明涉及隧道工程结构技术领域，具体涉及一种流塑态淤泥层的矿山法隧道密闭超前支护体系及构建方法。
【背景技术】
[0002]目前越来越多的城市轨道交通和市政工程，由于通道或风道等隧道结构需下穿重要交通通路和无法改迀的重要管线等情况，而必须采用矿山法施工。暗挖法隧道对地层的变形要求极为严格，且施工中伴随着长期渗漏管线形成的拱顶淤泥或无自稳能力的砂层等施工难题。因此，矿山法超前支护措施的选择就显得尤为重要。
[0003]一般的矿山法超前支护措施主要依靠Φ42，t=3.25mm、Φ 25，t=2.75mm等钢焊管制作的超前小导管或大管棚等管状材料辅以注浆来实现。经验表明，这种结构在一般的粘性土、粉土、砂层中均有一定效果，但在无自稳能力的砂层，或开挖范围内长期受到临近管线渗漏影响而存在大范围流塑淤泥的地层，大管棚、小导管等传统的支护方式由于不能形成密闭的支护体系，难于发挥作用，均不能对上部的淤泥形成有效支护，严重影响施工安全。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种流塑态淤泥层的矿山法隧道密闭超前支护体系及构建方法，达到对上部淤泥形成有效支护的目的。
[0005]本发明所采用的技术方案为:
流塑态淤泥层的矿山法隧道密闭超前支护体系，包括工作井及工作井围护粧，其特征在于:
矿山法断面轮廓外设置有断面轮廓外的放线，沿断面轮廓外的放线的走向设置有工作井围护粧的分段切断口，分段切断口处设置有邻接反向的C型或U型槽钢，在C型或U型槽钢的开口处设置有钢焊管。
[0006]断面外侧的淤泥或砂层中通过钢焊管有注浆形成注浆土体。
[0007]流塑态淤泥层的矿山法隧道密闭超前支护体系的构建方法，其特征在于:
包括以下步骤:
步骤一:在施工工作井内对矿山法断面进行放线，沿开挖轮廓外0.5m布置断面轮廓外的放线；沿断面轮廓外的放线的布置孔位，破除工作井井壁第一根工作井围护粧，切断钢筋；
步骤二:在切断的工作井围护粧处，利用破除粧后的空隙，使用重型气动夯锤，打入第一段C型或U型槽钢；
步骤三:重复步骤一、二，沿着断面轮廓外的放线的布置路径，紧贴上一段打入的C型或U型槽钢，与上一段C型或U型槽钢开口方向相反，打入下一段C型或U型槽钢；
步骤四:在上一段已经打入土体的C型或U型槽钢的开口方向外侧，打入预先加工好的厚壁的钢焊管，角度随C型或U型槽钢角度，随即利用钢焊管对前方断面外侧的淤泥或砂层进行注浆；
步骤五:重复步骤一至四。
[0008]步骤四中，注浆材料为水玻璃+水泥浆组合浆液、水玻璃+无收缩水泥组合浆液或水泥浆+化学固沙剂组合浆液。
[0009]本发明具有以下优点:
1、本发明涉及的材料均为便于获得的常规材料，材料尺寸均为常规类型，便于直接在市场采购；
2、本发明的超前支护体系由槽钢+小导管+注浆材料三道支护措施协调共同作用，形成连续、刚性、密闭的支护体系，对上部无自稳能力的淤泥或者砂层形成支撑，保证了矿山法隧道开挖的可实施性和安全性，并降低了施工风险；
3、本发明操作简单，利于施工实施。
【附图说明】
[0010]图1为本发明的槽钢综合超前支护体系布置位置示意，以及与工作井围护粧、相对淤泥、砂层等不良地质、相对于开挖断面的相对位置关系示意图。
[0011]图2为本发明的槽钢综合超前支护体系细部结构示意图，包括组成支护体系的主要构成材料及相对位置关系示意图。
[0012]图中，1-矿山法断面，2-断面外侧的淤泥或砂层，3-工作井围护粧，4-断面轮廓外的放线，5-C型或U型槽钢，6-钢焊管。
【具体实施方式】
[0013]下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细的说明。
[0014]本发明涉及的流塑态淤泥层的矿山法隧道密闭超前支护体系及构建方法，是一种适用于暗挖隧道的、利用工作井围护粧、C型或U型槽钢、钢焊管、注浆材料等支护体系，来实现流塑状淤泥或无自稳能力砂层的矿山法暗挖隧道超前支护结构的方法。该方法在隧道开挖前，预先在初支结构外侧的范围内打设邻接反向连续的槽钢结构组合体，形成支护体系的骨架，并在槽钢的槽内打设小导管，对地层进行注浆，同时对槽钢的体系进行加强和补充。这种方法是在流塑状态淤泥地层中采用槽钢+小导管+注浆材料三者协同作用，形成连续、刚性、密闭的支护体系，实现以往加固方式对地层的改良效果，形成隔离、密封流塑状态粘土的能力，达到对上部淤泥形成有效支护的目的，利用这种方法在矿山法隧道设计中是比较经济适用的，且具有现场施工简单、安全性高、施工风险低的优点。
[0015]本发明涉及的流塑态淤泥层的矿山法隧道密闭超前支护体系，包括工作井及工作井围护粧3，矿山法断面I轮廓外设置有断面轮廓外的放线4，沿断面轮廓外的放线4的走向设置有工作井围护粧3的分段切断口，分段切断口处设置有邻接反向的C型或U型槽钢5，在C型或U型槽钢5的开口处设置有钢焊管6。断面外侧的淤泥或砂层2中通过钢焊管6有注浆形成注浆土体。由C型或U型槽钢5、钢焊管6、注浆土体三者协同作用，形成连续、刚性、密闭的支护体系，对上部无自稳能力的淤泥或者砂层形成支撑。
[0016]其中，C型或U型槽钢5为20#_40#槽钢或相应尺寸C型槽钢，可根据断面尺寸、上部淤泥质不良地层分布、气动夯锤功率和市场可获得情况综合确定;钢焊管6为DN40-DN60的厚壁的焊接钢管，管径应根据注浆压力、匹配的相应槽钢或C槽钢尺寸确定;注浆土体可为水玻璃+水泥浆组合浆液、水玻璃+无收缩水泥组合浆液、水泥浆+化学固沙剂等不同组合，依据地层特点选用。
[0017]上述流塑态淤泥层的矿山法隧道密闭超前支护体系的构建方法，包括以下步骤:步骤一:在施工工作井内对矿山法断面I进行放线，沿开挖轮廓外0.5m布置断面轮廓外的放线4;沿断面轮廓外的放线4的布置孔位，破除工作井井壁第一根工作井围护粧3，切断钢筋;如遇渗漏流失泥水量较大，应以喷砼进行封闭；
步骤二:在切断的工作井围护粧3处，利用破除粧后的空隙，使用重型气动夯锤，打入第一段C型或U型槽钢5;需保证两段槽钢反向紧贴、互相咬合相切，形成基本密闭的体系；
步骤三:重复步骤一、二，沿着断面轮廓外的放线4的布置路径，紧贴上一段打入的C型或U型槽钢5，与上一段C型或U型槽钢5开口方向相反，打入下一段C型或U型槽钢5;
步骤四:在上一段已经打入土体的C型或U型槽钢5的开口方向外侧，打入预先加工好的厚壁的钢焊管6，角度随C型或U型槽钢5角度，随即利用钢焊管6对前方断面外侧的淤泥或砂层2进行注浆；
步骤五:重复步骤一至四。
[0018]本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.流塑态淤泥层的矿山法隧道密闭超前支护体系，包括工作井及工作井围护粧(3)，其特征在于: 矿山法断面(I)轮廓外设置有断面轮廓外的放线(4)，沿断面轮廓外的放线(4)的走向设置有工作井围护粧(3)的分段切断口，分段切断口处设置有邻接反向的C型或U型槽钢(5)，在C型或U型槽钢(5)的开口处设置有钢焊管(6)。2.根据权利要求1所述的流塑态淤泥层的矿山法隧道密闭超前支护体系，其特征在于: 断面外侧的淤泥或砂层(2)中通过钢焊管(6)有注浆形成注浆土体。3.流塑态淤泥层的矿山法隧道密闭超前支护体系的构建方法，其特征在于: 包括以下步骤: 步骤一:在施工工作井内对矿山法断面(I)进行放线，沿开挖轮廓外0.5m布置断面轮廓外的放线(4);沿断面轮廓外的放线(4)的布置孔位，破除工作井井壁第一根工作井围护粧(3)，切断钢筋； 步骤二:在切断的工作井围护粧(3)处，利用破除粧后的空隙，使用重型气动夯锤，打入第一段C型或U型槽钢(5); 步骤三:重复步骤一、二，沿着断面轮廓外的放线(4)的布置路径，紧贴上一段打入的C型或U型槽钢(5)，与上一段C型或U型槽钢(5)开口方向相反，打入下一段C型或U型槽钢(5); 步骤四:在上一段已经打入土体的C型或U型槽钢(5)的开口方向外侧，打入预先加工好的厚壁的钢焊管(6)，角度随C型或U型槽钢(5)角度，随即利用钢焊管(6)对前方断面外侧的淤泥或砂层(2)进行注浆； 步骤五:重复步骤一至四。4.根据权利要求3所述的流塑态淤泥层的矿山法隧道密闭超前支护体系的构建方法，其特征在于: 步骤四中，注浆材料为水玻璃+水泥浆组合浆液、水玻璃+无收缩水泥组合浆液或水泥浆+化学固沙剂组合浆液。
【文档编号】E21D11/14GK106089260SQ201610650530
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月10日 公开号201610650530.X, CN 106089260 A, CN 106089260A, CN 201610650530, CN-A-106089260, CN106089260 A, CN106089260A, CN201610650530, CN201610650530.X
【发明人】段亚刚, 王立新, 倪飞, 贾少春, 魏庆繁, 戴志仁, 蒋清国, 王天明, 王海祥, 张海
【申请人】中铁第一勘察设计院集团有限公司