一种用于隧道塌方快速处理的台架的制作方法

本实用新型涉及建筑工程技术领域，具体地说是一种用于隧道塌方快速处理的台架。

背景技术：

近年来，在隧道施工方面，拱部及掌子面塌方事故时有发生，尤其是地质复杂的软弱围岩地段，尽管采取了超前支护措施，但受到地质、设计及施工多种因素的影响，塌方尤其是中小型塌方几乎难以避免。目前处理中小型塌方的方法很多，主要有管棚法、注浆法、自进式锚杆法以及几种方法的组合等，但都很难满足安全高效的要求。在掌子面及拱顶发生中小塌方时最常用的技术是：塌穴基本稳定后喷射混凝土稳定塌方体，注浆固结塌方体，利用塌体堆渣或搭设支架作为作业平台，在平台上喷射混凝土稳定一定高度内的塌腔，自塌腔远端开始安装钢拱架，并打设超前管棚，拱架背后设置隔板喷射混凝土，由远及近逐榀封闭，过程中根据塌穴高度和孔径埋设输送泵管，全部封闭后在初期支护外侧设置支撑，泵送一定厚度的混凝土形成固结圈，再在固结圈以上未填充塌穴部分填充掺加粉煤灰的砂浆、干沙或其他轻质材料，形成缓冲层，该技术较好的解决了处理塌穴施工中存在的难度大，背后脱空大质量难以保证等问题。但处理周期较长，施工过程中存在再次塌方可能性，有一定的安全风险。

传统隧道中小塌方处理技术存在工序较多、周期较长、成本较大、风险较高等问题。

技术实现要素：

本实用新型的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种用于隧道塌方快速处理的台架。

本实用新型的技术方案是按以下方式实现的，该用于隧道塌方快速处理的台架，其结构包括型钢拱架和门架，

型钢拱架的顶缘顶接塌方处的隧道拱形顶壁，型钢拱架的两个端部沿隧道拱形顶壁向下延伸并于端部固定到塌方体边缘部；

相邻两榀型钢拱架之间固定连接有纵向钢筋；

型钢拱架和纵向钢筋构成整体的拱形支撑体；

门架设置在型钢拱架的内围，门架的底部通过千斤顶坐设在隧道塌方体上；

门架采用由左框架、顶框架、右框架构成的框形门架；

左框架的左侧固定设置有左位工作台；左位工作台和型钢拱架的内缘之间固定连接有左位支撑斜杆；

右框架的右侧固定设置有右位工作台；右位工作台和型钢拱架的内缘之间固定连接有右位支撑斜杆；

顶框架和型钢拱架顶部之间固定连接有顶位支撑杆；

左框架、右框架和顶框架之间分别固定连接有台架斜撑；台架斜撑和左框架、右框架之间分别固定连接有水平横撑；

型钢拱架和隧道拱形顶壁之间设置有防护插板；

沿隧道内腔的拱形支撑体下方到上方塌腔内设置有混凝土输送泵管和轻质填料输送管，混凝土输送泵管的顶端位于轻质填料输送管顶端的下方；

塌腔的下部通过混凝土输送泵管喷灌混凝土构成混凝土固化层；

塌腔的上部通过轻质填料输送管喷灌轻质填料构成轻质填料固化层。

型钢拱架的两个端部固定连接有锁脚锚杆，锁脚锚杆锚固在隧道外侧的实体内。

相邻两榀型钢拱架之间固定连接有纵向钢筋；纵向钢筋外缘塌穴范围环向焊接插接导向环，插接导向环的环内沿纵向在塌腔环向范围安装可纵向活动的防护插板形成顶部封闭结构；防护插板和型钢拱架之间通过插接导向环固定连接。

轻质填料采用轻型砂浆。

本实用新型与现有技术相比所产生的有益效果是：

该用于隧道塌方快速处理的台架采用防护插板组合支护台架，现场操作简单，前期准备工作少，避免了大量回填洞渣稳定塌方体等工序，可迅速处理掌子面中小塌方。

在实施过程中台架采用机械就位，处理塌方作业人员在支护台架的保护下进行施工抢险，保证了人员的安全性。

一般中小塌方处理周期在7天以上，本发明可以在3天内完成抢险处理作业，大大缩短了工作时间，最大限度避免了塌方的多次重复发生和扩大。

支护台架外围支护采用与设计相同的拱架，可实现抢险与永久施工支护同步，减少了施工工序。

相对于传统方法节约费用在60%以上，真正实现了塌方抢险安全、高效和经济的目标。

待塌方基本稳定将该用于隧道塌方快速处理的台架用挖掘机移至塌穴底部，利用门架千斤顶固定好位置。才用人工锤击方式将各防护插板击打至盯紧掌子面。在插板外侧喷射混凝土形成初期支护，利用短泵管泵送混凝土灌注至拱顶以上2m，混凝土终凝后，利用长泵管灌注轻型砂浆。混凝土强度达到10Mpa以上时，拆除台架，接长两侧拱架，完成全部初期支护。

该用于隧道塌方快速处理的台架设计合理、结构简单、安全可靠、使用方便、易于维护，具有很好的推广使用价值。

附图说明

附图1是本实用新型的组合防护台架制作的结构示意图；

附图2是本实用新型的组合防护台架制作的步骤1的侧面结构示意图；

附图3是本实用新型的制作步骤2、3防护台架就位和锁定的结构示意图；

附图4是本实用新型的制作步骤2、3防护台架就位和锁定的侧面示意图；

附图5是本实用新型的制作步骤4、5打设锁脚锚杆、埋设输送泵管的结构示意图；

附图6是本实用新型的制作步骤4、5打设锁脚锚杆、埋设输送泵管的侧面示意图；

附图7是本实用新型的制作步骤6、7喷射混凝土支护、塌腔泵送混凝土的结构示意图；

附图8是本实用新型的制作步骤6、7喷射混凝土支护、塌腔泵送混凝土的侧面示意图；

附图9是本实用新型的制作步骤8塌腔压注轻质材料的结构示意图；

附图10是本实用新型的制作步骤8塌腔压注轻质材料的侧面示意图；

附图11是本实用新型的施工步骤9拆除台架后的结构示意图；

附图12是本实用新型的施工步骤9拆除台架后的侧面示意图。

附图中的标记分别表示：

1、型钢拱架，2、隧道拱形顶壁，3、塌方体，4、纵向钢筋，5、拱形支撑体，

6、门架，7、千斤顶，

8、左框架，9、顶框架，10、右框架，

11、左位工作台，12、左位支撑斜杆，

13、右位工作台，14、右位支撑斜杆，

15、顶位支撑杆，16、台架斜撑，17、水平横撑，

18、防护插板，19、混凝土输送泵管，20、轻质填料输送管，

21、塌腔，22、混凝土固化层，23、轻质填料固化层，

24、锁脚锚杆，

25、插接导向环。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的一种用于隧道塌方快速处理的台架作以下详细说明。

如附图所示，本实用新型的一种用于隧道塌方快速处理的台架，其结构包括型钢拱架1和门架，

型钢拱架1的顶缘顶接塌方处的隧道拱形顶壁2，型钢拱架1的两个端部沿隧道拱形顶壁向下延伸并于端部固定到塌方体3边缘部；

相邻两榀型钢拱架1之间固定连接有纵向钢筋4；

型钢拱架1和纵向钢筋4构成整体的拱形支撑体5；

门架6设置在型钢拱架1的内围，门架6的底部通过千斤顶7坐设在隧道塌方体3上；

门架6采用由左框架8、顶框架9、右框架10构成的框形门架；

左框架8的左侧固定设置有左位工作台11；左位工作台和型钢拱架的内缘之间固定连接有左位支撑斜杆12；

右框架10的右侧固定设置有右位工作台13；右位工作台和型钢拱架的内缘之间固定连接有右位支撑斜杆14；

顶框架9和型钢拱架顶部之间固定连接有顶位支撑杆15；

左框架8、右框架10和顶框架9之间分别固定连接有台架斜撑16；台架斜撑16和左框架、右框架之间分别固定连接有水平横撑17；

型钢拱架和隧道拱形顶壁之间设置有防护插板18；

沿隧道内腔的拱形支撑体下方到上方塌腔内设置有混凝土输送泵管19和轻质填料输送管20，混凝土输送泵管19的顶端位于轻质填料输送管20顶端的下方；

塌腔21的下部通过混凝土输送泵管喷灌混凝土构成混凝土固化层22；

塌腔21的上部通过轻质填料输送管喷灌轻质填料构成轻质填料固化层23。

型钢拱架的两个端部固定连接有锁脚锚杆24，锁脚锚杆锚固在隧道外侧的实体内。

相邻两榀型钢拱架之间固定连接有纵向钢筋4；纵向钢筋外缘塌穴范围环向焊接插接导向环25，插接导向环的环内沿纵向在塌腔环向范围安装可纵向活动的防护插板形成顶部封闭结构；防护插板和型钢拱架之间通过插接导向环固定连接。

轻质填料采用轻型砂浆。

该用于隧道塌方快速处理的台架的加工和施工步骤是：

在隧道安全区加工纵向长度长于塌穴长度0.5m，环向护拱范围超出塌腔环向长度边缘0.8m，高度与拱顶和塌体顶部相适应的插板式支护台架。

台架采用门式结构，I20工字钢焊接成型，每侧门架立柱底部设置5t小型机械千斤顶。门架外围安装与设计支护参数相同的I20工字钢拱架，每榀拱架与门架立柱横撑和横梁采用型钢焊连，相邻两榀拱架之间按设计要求设置纵向连接钢筋，拱架钢拱架外缘塌穴范围环向焊接插接导向环，环内沿纵向在塌腔环向范围（超出20cm）安装可纵向活动的0.5mm厚钢插板形成顶部封闭结构。在塌方最深位置埋设长度4m和6m的Ф125输送泵管。待塌方基本稳定将支护台架用挖掘机移至塌穴底部，利用门架千斤顶固定好位置。才用人工锤击方式将各插板击打至盯紧掌子面。在插板外侧喷射混凝土形成初期支护，利用短泵管泵送混凝土灌注至拱顶以上2m，混凝土终凝后，利用长泵管灌注轻型砂浆。混凝土强度达到10Mpa以上时，拆除台架，接长两侧拱架，完成全部初期支护。

（1）步骤1台架加工

在塌方后的安全区加工支护台架，台架由门架系统、钢拱架及纵向连接钢筋、拱顶钢插板和辅助支撑定位装置组成。根据塌方体上部空间大小及塌方区环向范围确定支护台架门架系统的高度和宽度，门架的横梁、立柱、斜撑等用工字钢焊接组件（工字钢型号根据塌方高度、门架宽度及高度等综合确定）门架外围按照原设计或变更后的拱架型号及间距布置，拱架与门架之间采用采用型钢焊接连接成整体。拱架顶部在塌方区环向范围每侧超出1m以上设置钢插板，在塌腔范围内每榀拱架外侧翼板上采用钢板密排封闭式插板孔，钢插板自孔内穿过，钢插板宽度30～40cm，板厚5～10mm。在门架立柱底部竖向设置小型机械千斤顶用于门架的竖向定位。

（2）步骤2台架就位及锁定

采用挖掘机将塌方体顶面适度平整压实，在台架立柱大概位置放置大块钢板用于增大台架基础的支承力。利用挖掘机将台架整体移动至塌腔底部，人工在台架底部辅助将台架大致就位，立柱放置在支承钢板顶部。两侧对称操作千斤顶，使台架和隧道岩壁大致密贴，锁定千斤顶。

（3）步骤3插板就位

采用挖掘机逐片推动钢插板和掌子面围岩顶紧，有较大缝隙处加焊小钢板密封，并塞锚固剂等材料，确保不会大量漏浆。邻近掌子面钢插板内侧环向焊接钢筋连成整体。

（4）步骤4打设锁脚锚管（杆）

在钢拱架底脚以上30cm处打设4根锁脚锚管（杆），采用L型钢筋和钢拱架焊接成整体，并注浆锁定。

（5）步骤5埋设输送泵管

在塌方区最高位置，利用台架横梁为支撑开孔埋设2根输送泵管，一根长度3～4米，另一根延伸至塌腔顶部20～30cm处。

（6）步骤6喷射混凝土

按照设计或变更设计的厚度在拱架范围喷射混凝土，为减少喷射回弹量，可在插板外侧焊接一层钢筋网片。

（7）步骤7塌腔泵送混凝土

连接短输送泵管泵送C20以上混凝土，混凝土高度至拱顶以上至少2m。浇筑过程中随时观察拱架、台架的变形情况，混凝土量较大时可分次浇筑。

（8）步骤8压注轻质材料

泵送混凝土终凝期过后，利用长输送泵管向塌腔内泵送或注浆机灌注沙+粉煤灰+水泥的轻质砂浆，有条件时可灌注轻质气泡混凝土等轻型材料作为缓冲层。

（9）步骤9拆除台架

塌腔内混凝土强度达到10Mpa以上后，拆除组合支护台架，将台架移至洞外或拆解。

（10）接长边墙拱架，挂网喷锚

清理塌方体，接长边墙拱架，打设系统锚杆，挂设钢筋网，喷射混凝土形成完整的初期支护。

（11）监控量测及开挖掘进

施工过程中及完成后持续进行拱顶沉降及周边收敛的监测，按照设计和规范要求，恢复掌子面的开挖掘进。