一种洞内塌方段的支护结构及支护方法与流程

本发明属于工程技术，具体涉及一种洞内塌方段的支护结构及支护方法。

背景技术：

在洞内施工时，常常因不可遇见的地质条件如断层、软弱结构面等，而造成顶拱和侧墙的塌方，尤其在四、五类围岩区域时有发生。在塌方的空腔部位，常规的做法是在顶拱部位架立钢模板或在钢拱架上安装拱形钢板，然后再采用混凝土回填。

但是模板造价高，某局部塌方所用的模板成本至少需要十万以上，且施工中不便在模板上打孔，以致无法进行混凝土回填后的锚杆施工。所以实际施工中，一般不采用模板支护。若采用钢板支护，需要将钢板加工成拱形，这个过程会降低钢板的强度，而且费工费时。

综上所述，上述方案一方面会影响施工进程，甚至由于耽误支护时机而导致二次塌方发生，影响了施工区域施工人员的安全。另一方面成本较高，不利于节约投资。因此目前的支护结构和支护方法针对塌方段的施工效果差。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明旨在提供一种施工难度小、施工安全、成本低的洞内塌方段的支护结构及支护方法。

本发明解决问题的技术方案是：一种洞内塌方段的支护结构，包括设置在洞室塌方段下方的钢拱架、将各榀钢拱架连接的连接筋，环绕钢拱架外表面叠加铺设有至少两层钢筋网，所述相邻钢筋网的网孔错开布置；

在钢拱架上朝向洞室方向预固定有定位管，该定位管一端穿过钢筋网靠近洞顶、另一端延伸至钢拱架内腔；

在钢拱架顶部固定预设有混凝土喷管，该混凝土喷管一端穿过钢筋网、另一端延伸至钢拱架内腔；

在钢筋网的最上层和钢拱架外表面之间的区域喷涂有混凝土，形成钢筋混凝土层；钢筋混凝土层与洞室内壁之间的空间内填充有混凝土；

所述定位管内设有锚杆，锚杆延伸至洞室岩层内。

为增加钢拱架的稳定性，从钢拱架两侧的直立部分朝洞室侧壁方向设有锚杆，锚杆一端伸入洞室岩层、另一端与钢拱架固定连接。

优选的，所述钢拱架的榀与榀之间加密设置，间距为30cm～50cm；

位于钢拱架的拱形部位的连接筋加密设置，间距20～30cm。

进一步的，所述钢筋混凝土层还包括在最上层的钢筋网外表面铺的钢丝纤维网。该措施能够将塌方区域坠落的块石兜住，避免砸伤施工人员。

本发明还提供一种洞内塌方段的支护方法，包括如下步骤：

（a）在洞室塌方段下方搭设钢拱架；

（b）环绕钢拱架外表面叠加铺设至少两层钢筋网，且相邻钢筋网的网孔错开布置；

（c）在钢拱架上朝向洞室方向预先固定定位管，定位管一端穿过钢筋网靠近洞顶、另一端延伸至钢拱架内腔；

（d）在钢拱架顶部固定预设混凝土喷管，该混凝土喷管一端穿过钢筋网、另一端延伸至钢拱架内腔；

（e）将台车移到钢拱架的安全区域，对位于钢筋网的最上层和钢拱架外表面之间的区域喷射混凝土，形成钢筋混凝土层；

（f）对洞室内壁岩面喷射混凝土，以封闭围岩；

（g）通过混凝土喷管对钢筋混凝土层与洞室内壁之间的空间回填混凝土；

（h）回填完毕，待混凝土凝固到早期强度时，从定位管中施打锚杆，锚杆延伸至洞室岩层内。

上述方案中，采用由钢筋网制成的钢筋混凝土层结构代替了模板安装或钢板安装，施工难度小。由于可以预埋定位孔，所以可以方便的进行锚杆支护，使得支护更稳定。

在步骤（g）之前，施工人员均可站在安全区域施工，而不是在塌方段的正下方。回填混凝土时，施工人员站在塌方段的正下方的时候，由于有了钢筋混凝土层的遮挡，可以安全的施工。

为保证安全，防止塌方区域的大块石坠落或块石脱落砸伤施工人员，在步骤（b）中，铺设钢筋网完成之后，在最上层的钢筋网外表面铺设钢丝纤维网；

步骤（e）中喷射混凝土时将钢丝纤维网（4）一并喷涂。

进一步的，在步骤（g）中，对于回填的混凝土和洞室内壁岩面之间的缝隙部位，采用水泥砂浆回填密实。

优选的，步骤（d）中的混凝土喷管设有多根，不同的混凝土喷管具有不同的高度；

在步骤（g）中回填混凝土时，根据预留混凝土喷管摆设位置从低到高分层回填。

优选的，在步骤（g）回填混凝土之前，在钢筋混凝土层的外表面放置石块。该措施中，石块能够起到嵌固作用，防止后期回填混凝土或水泥砂浆时出现跑浆现象。

进一步的，为增加钢拱架的稳定性，在步骤（f）之后，从钢拱架两侧的直立部分朝洞室侧壁方向施加锚杆，锚杆一端伸入洞室岩层、另一端与钢拱架焊接。

本发明的显著效果是：

1.采用由钢筋网制成的钢筋混凝土层结构代替了模板安装或钢板安装支护，减小了施工难度，节省了投资。

2.在步骤（g）之前，施工人员均可站在安全区域施工，而不是在塌方段钢拱架的正下方。回填混凝土时，施工人员站在塌方段钢拱架的正下方的时候，由于有了钢筋混凝土层的遮挡，可以安全的施工。整个过程施工人员均是处于安全区域，保证了人生安全。

3.施工简单，成本低，本发明所采用设备都是洞室施工常用设备，无额外的设备投入。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为支护结构立面示意图；

图2为支护结构三维示意图。

图3为钢拱架顶拱钢筋网及钢丝纤维网结构图。

图中：1-钢拱架；2-洞室；3-锚杆；4-钢丝纤维网；5-钢筋网；6-钢筋混凝土层；7-回填混凝土层；8-连接筋；9-混凝土喷管；10-定位管；11-锚杆；12-石块。

具体实施方式

如图1～3所示，一种洞内塌方段的支护结构，包括设置在洞室2塌方段下方的钢拱架1、将各榀钢拱架连接的连接筋8。所述钢拱架1的榀与榀之间加密设置，间距为30cm～50cm。位于钢拱架1的拱形部位的连接筋8加密设置，间距20～30cm。

环绕钢拱架1外表面叠加铺设有至少两层钢筋网5。所述相邻钢筋网5的网孔错开布置。

在钢拱架1上朝向洞室方向预固定有定位管10。该定位管10一端穿过钢筋网5靠近洞顶、另一端延伸至钢拱架1内腔。

在钢拱架1顶部固定预设有混凝土喷管9，该混凝土喷管9一端穿过钢筋网5、另一端延伸至钢拱架1内腔。

在钢筋网5的最上层和钢拱架1外表面之间的区域喷涂有混凝土，形成钢筋混凝土层6。所述钢筋混凝土层6还包括在最上层的钢筋网5外表面铺的钢丝纤维网4。

钢筋混凝土层6与洞室2内壁之间的空间内填充有混凝土。

所述定位管10内设有锚杆3，锚杆3延伸至洞室岩层内。从钢拱架1两侧的直立部分朝洞室2侧壁方向设有锚杆11，锚杆11一端伸入洞室岩层、另一端与钢拱架1固定连接。

本实施例还提供一种洞内塌方段的支护方法，包括如下步骤：

（a）在洞室2塌方段下方搭设钢拱架1；

（b）环绕钢拱架1外表面叠加铺设至少两层钢筋网5，且相邻钢筋网5的网孔错开布置；铺设钢筋网5完成之后，在最上层的钢筋网5外表面铺设钢丝纤维网4；

（c）由于塌方区岩层已松动,此刻不宜对松动区域施打随机锚杆，因此在钢拱架1上朝向洞室2方向预先固定定位管10，定位管10一端穿过钢筋网5靠近洞顶、另一端延伸至钢拱架1内腔；定位管采用管径略大于锚杆外径的PVC管，再用细钢丝将PVC管与钢拱架或钢筋网绑扎好；

（d）在钢拱架1顶部固定预设混凝土喷管9，该混凝土喷管9一端穿过钢筋网5、另一端延伸至钢拱架1内腔；混凝土喷管9设有多根，不同的混凝土喷管9具有不同的高度，一般采用中、低、高三根即可；

（e）将台车移到钢拱架1的安全区域，对钢丝纤维网4和钢拱架1外表面之间的区域喷射混凝土，形成钢筋混凝土层6；

（f）对洞室2内壁岩面喷射1～3cm厚的混凝土，以封闭围岩，然后复喷至15～25cm；

在钢筋混凝土层6的外表面放置石块12，石块12直径为15cm～30cm；

从钢拱架1两侧的直立部分朝洞室2侧壁方向施加锚杆11，锚杆11一端伸入洞室2岩层、另一端与钢拱架1焊接；

（g）通过混凝土喷管9对钢筋混凝土层6与洞室2内壁之间的空间回填混凝土，根据预留混凝土喷管9摆设位置从低到高分层回填，形成回填混凝土层7；对于回填的混凝土和洞室2内壁岩面之间的缝隙部位，采用水泥砂浆回填密实；

（h）回填完毕，待混凝土凝固到早期强度时，从定位管10中施打锚杆3，锚杆3延伸至洞室2岩层内。

采用上述方法，在步骤（g）之前，施工人员均可站在安全区域施工，而不是在塌方段钢拱架1的正下方。回填混凝土时，施工人员站在塌方段钢拱架1的正下方的时候，由于有了钢筋混凝土层6的遮挡，可以安全的施工。整个过程施工人员均是处于安全区域，保证了人生安全。