一种地铁隧道防塌方施工方法与流程

本发明涉及地铁隧道施工技术领域，尤其涉及一种地铁隧道防塌方施工方法。

背景技术：

在地质不良的地段修筑隧道，常会遇到洞顶围岩下榻、侧壁滑动等现象，甚至会发生冒顶等严重事故，这些现象在施工中称为塌方。塌方会威胁人身安全、且延误施工周期。故在施工中应预防塌方现象的发生，如果不能避免发生塌方后，也需要及时准确处理，减少塌方带来的危害。

申请公布号为cn106703837a的中国专利公开了一种地铁隧道防塌方施工方法，包括以下步骤：步骤1：开挖土方，形成地铁隧道地下洞体的过程中，每掘进6米即停止掘进；步骤2：停止掘进后，在地铁隧道上部内壁上铺设混凝土层ⅰ，在铺设混凝土层ⅰ时，在混凝土层ⅰ内设置若干均匀设置的固定锚筋；步骤3：在混凝土层ⅰ的内壁上铺设若干均匀设置的防塌支撑架，固定锚筋的顶端穿过防塌支撑架并套接螺母后拧紧；步骤4：在地铁隧道的底面埋设若干水泥墩，防塌支撑架的两侧下端焊接长钢筋条支撑，长钢筋条的下端插于水泥墩内；步骤5：在混凝土层ⅰ外铺设混凝土层ⅱ，混凝土层ⅱ覆盖防塌支撑架、长钢筋条。通过混凝土的加固，能够保证开挖过程中的防塌方。

但上述发明有一点不足之处在于，在隧道修筑开挖的过程中，铺设混凝土层时需要等待混凝土层凝固，十分浪费时间，且工人铺设会花费大量尽力，增加工人劳动强度，不利于地铁隧道工作的开展。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种地铁隧道防塌方施工方法，具有节省时间且降低劳动强度的优点。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种地铁隧道防塌方施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：开挖隧道，明挖部分土方开挖沿纵向长度以6m一次的进程开挖，挖至6m后立即停止开挖；

步骤2：停止掘进后，在隧道的底端铺设底板，底板上设置有弧形顶板，弧形顶板上放置有弧形贴板，弧形贴板正对隧道顶壁的一面上设置有多个锚杆，底板上设置有用于驱动弧形顶板升降的升降装置，升降装置在底板的两侧，中间可供工人行进，通过升降装置把弧形顶板上方的弧形贴板支撑起来，接着让弧形贴板上的锚杆受力插入隧道顶部；

步骤3：支撑安装施工完成后，继续沿纵向开挖隧道，再次挖至6m后停止开挖；

步骤4：通过升降装置把弧形顶板降下，把底板整体往前推进到之后开挖的6m内的隧道里，用支撑件将贴在隧道顶部上的弧形贴板支撑起来，中间依旧留出供工人行进的通道；

步骤5：放置一块带有锚杆的弧形贴板到弧形顶板的上方，继续启动升降装置把弧形贴板上的锚杆顶着插入到隧道顶部内；

步骤6：重复步骤3-5。

实施上述技术方案，掘进6米的距离再进行防塌方加固是施工速度和塌方概率的平衡的结果。在6米的距离内塌方概率相对较小，并且对于掘进速度的影响最小。直接通过升降装置把弧形贴板顶到隧道顶端使得锚杆插入隧道顶端，移走底板后用支撑件将弧形贴板支撑起来，锚杆能使得弧形贴板不易受到地质影响而产生横向移动，支撑件能够稳定将弧形贴板机进行支撑。通过本发明的施工方法能够不再需要人工花费大量时间和精力铺设混凝土凝固层，直接将顶板支撑起来即可，并且支撑起来便可立马进行下一步工作，从而达到节省时间且降低劳动强度的效果。

进一步，所述升降装置包括设置在底板四个边角处的液压缸，所述液压缸的活塞杆竖直向上延伸且与所述弧形顶板连接。

实施上述技术方案，启动液压缸，使得液压缸上的活塞杆竖直向上延伸，此时弧形顶板便会受到活塞杆伸长的影响而竖直向上移动，从而实现弧形顶板的顶升，达到顶升弧形顶板移动较为方便的效果。

进一步，所述弧形顶板靠近地面的四个边角处设置有竖直向下延伸的套筒，所述液压缸的活塞杆插入所述套筒内，所述套筒的侧壁上设置有用于将液压缸的活塞杆抵紧在套筒内的抵紧件。

实施上述技术方案，抵紧件的设置使得液压缸的活塞杆插入到弧形顶板的套筒内后能够让液压缸的活塞杆与套筒稳定连接，使得液压缸能够正常地带动弧形贴板上下移动。

进一步，所述抵紧件包括螺纹穿设在所述套筒侧壁上的抵紧螺栓，所述抵紧螺栓位于套筒内的一侧与所述液压缸的活塞杆抵触。

实施上述技术方案，液压缸的活塞杆插入到弧形顶板的套筒内后，拧动抵紧螺栓，使得抵紧螺栓的位于套筒内的一端紧紧地与液压缸的活塞杆抵接，便能够实现液压缸活塞杆与弧形顶板的连接，并且达到抵紧较为方便的效果。

进一步，所述弧形顶板远离地面的板面上设置有多个竖直向上延伸的支杆，所述弧形贴板上开设有多个供支杆插入的插孔。

实施上述技术方案，支杆插入插孔内后，能够在弧形顶板带动弧形贴板在竖直向上移动地过程中使得弧形贴板不易从弧形顶板上滑落。

进一步，所述锚杆的端部设置有锥头。

实施上述技术方案，锥头的设置使得锚杆更易钉入隧道顶部内。

进一步，所述支撑件包括底座、设置在底座上且竖直向上延伸的筒体以及滑动设置在所述筒体内的插筒，所述插筒与所述插孔插接配合，所述筒体上设置有将插筒固定在筒体内的固定件。

实施上述技术方案，将插筒沿着筒体的长度方向抽动，使得插筒的一段伸出筒体并插入到插孔中，通过固定件将插筒固定，能够使得筒体与插筒形成一根支撑弧形贴板的杆体，因此固定件的设置使得插筒与筒体能够稳定支撑弧形贴板。

进一步，所述固定件包括转动设置在底座上且位于筒体内的丝杠，所述插筒的内壁上设置有与所述丝杠螺纹配合的内螺纹，所述插筒螺纹套设在所述丝杠上，所述筒体的侧壁设置有驱动丝杠转动的手动驱动件，所述插筒的侧壁上设置有阻止插筒随着丝杠一起转动的止转件。

实施上述技术方案，由于插筒螺纹套设在丝杠上，因此通过螺纹的阻挡使得插筒受到竖直方向上的外力作用不会沿着丝杠的长度方向移动，从而使得固定插筒较的效果较好；用手拨动手动驱动件，使得丝杠转动，由于止转件的设置，插筒不会随着丝杠一起转动，而由于插筒又与丝杠螺纹配合，因此丝杠转动后插筒会沿着丝杠的长度方向产生移动，从而实现插筒在筒体上的伸出以及收缩。

进一步，所述手动驱动件包括转动杆、旋转把手以及主动锥齿轮，所述转动杆转动穿设在所述筒体的侧壁上，所述旋转把手设置在转动杆位于筒体外的端部，所述主动锥齿轮设置在转动杆位于筒体内的端部，所述丝杠上位于筒体内同轴设置有与所述主动锥齿轮啮合的从动锥齿轮。

实施上述技术方案，用手拨动旋转把手，此时转动杆以及主动锥齿轮开始转动，从动锥齿轮在与主动锥齿轮啮合的情况下也会开始转动，从而带动丝杠转动，达到驱动丝杠转动较为方便的效果。

进一步，所述筒体上沿着筒体的长度方向开设有开槽，所述止转件包括设置在插筒侧壁上的穿杆，所述穿杆穿过所述开槽且延伸至筒体外。

实施上述技术方案，当丝杠转动时，由于穿杆插在开槽，因此插筒在周向方向上的转动被穿杆阻挡，使得插筒并不能够随着丝杠的转动而转动，从而只会在丝杠的转动下沿着双向丝杠的长度方向移动，从而达到阻止插筒随着丝杠转动较为直观且方便的效果。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

通过本发明的施工方法能够不再需要人工花费大量时间和精力铺设混凝土凝固层，直接将顶板支撑起来即可，并且支撑起来便可立马进行下一步工作，从而达到节省时间且降低劳动强度的效果。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例的用于展示底板、弧形顶板以及弧形贴板的连接关系的爆炸示意图；

图3是本发明实施例的用于展示支撑件与弧形贴板的连接关系的部分剖视图；

图4是图3中的a部放大图；

图5是本发明实施例的隧道的横截面示意图。

附图标记：1、底板；2、弧形顶板；21、套筒；211、抵紧螺栓；22、支杆；3、弧形贴板；31、锚杆；311、锥头；32、插孔；4、支撑件；41、底座；42、筒体；421、开槽；43、插筒；431、穿杆；5、液压缸；6、丝杠；61、从动锥齿轮；7、手动驱动件；71、转动杆；72、旋转把手；73、主动锥齿轮。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例的技术方案进行描述。

一种地铁隧道防塌方施工方法，包括以下步骤：

步骤1：开挖隧道，结合图5，地铁隧道一般开挖时横截面为圆形，但下端是平整的。明挖部分土方开挖沿纵向长度以6m一次的进程开挖，挖至6m后立即停止开挖；

步骤2：停止掘进后，在隧道的底端铺设底板1，底板1上设置有弧形顶板2，弧形顶板2上放置有弧形贴板3，弧形贴板3正对隧道顶壁的一面上设置有多个锚杆31，锚杆31的端部设置有锥头311，锥头311的设置使得锚杆31更易钉入隧道顶部内；底板1上设置有用于驱动弧形顶板2升降的升降装置，升降装置在底板1的两侧，中间可供工人行进，通过升降装置把弧形顶板2上方的弧形贴板3支撑起来，接着让弧形贴板3上的锚杆31受力插入隧道顶部；

步骤3：支撑安装施工完成后，继续沿纵向开挖隧道，再次挖至6m后停止开挖；

步骤4：通过升降装置把弧形顶板2降下，把底板1整体往前推进到之后开挖的6m内的隧道里，用支撑件4将贴在隧道顶部上的弧形贴板3支撑起来，中间依旧留出供工人行进的通道；

步骤5：放置一块带有锚杆31的弧形贴板3到弧形顶板2的上方，继续启动升降装置把弧形贴板3上的锚杆31顶着插入到隧道顶部内；

步骤6：重复步骤3-5。

如图1、2所示，升降装置包括设置在底板1四个边角处的液压缸5，液压缸5的活塞杆竖直向上延伸且与弧形顶板2连接，四个液压缸5与同一个电源电连接，因此打开电源之后四个液压缸5能够同步启动；弧形顶板2靠近地面的四个边角处设置有套筒21，套筒21均竖直向下延伸，液压缸5的活塞杆插入套筒21内，套筒21的侧壁上设置有抵紧件，抵紧件用于将液压缸5的活塞杆抵紧在套筒21内，抵紧件为螺纹穿设在套筒21侧壁上的抵紧螺栓211，抵紧螺栓211位于套筒21内的一侧与液压缸5的活塞杆抵触；且弧形顶板2远离地面的板面上设置有多个支杆22，每根支杆22均竖直向上延伸，弧形贴板3上开设有多个供支杆22插入的插孔32。

液压缸5的活塞杆插入到弧形顶板2的套筒21内后，拧动抵紧螺栓211，使得抵紧螺栓211的位于套筒21内的一端紧紧地与液压缸5的活塞杆抵接，便能够实现液压缸5活塞杆与弧形顶板2的连接，此时启动液压缸5，使得液压缸5上的活塞杆竖直向上延伸，此时弧形顶板2便会受到活塞杆伸长的影响而竖直向上移动，从而实现弧形顶板2的顶升；且支杆22插入插孔32内后，能够在弧形顶板2带动弧形贴板3在竖直向上移动地过程中使得弧形贴板3不易从弧形顶板2上滑落。

如图3、4所示，支撑件4包括底座41、设置在底座41上且竖直向上延伸的筒体42以及滑动设置在筒体42内的插筒43，插筒43与插孔32插接配合，筒体42上设置有将插筒43固定在筒体42内的固定件，固定件为转动设置在底座41上且位于筒体42内的丝杠6，即底座41上位于筒体42内的座面上设置有滚动轴承，丝杠6插入滚动轴承的内圈且与滚动轴承过盈配合；插筒43的内壁上设置有与丝杠6螺纹配合的内螺纹，插筒43螺纹套设在丝杠6上，筒体42的侧壁设置有驱动丝杠6转动的手动驱动件7，插筒43的侧壁上设置有阻止插筒43随着丝杠6一起转动的止转件；在本实施例中，底板1与底座41均与隧道底部相配，从而使得底板1与底座41能够正常放置在隧道底部。

如图3、4所示，手动驱动件7包括转动杆71、旋转把手72以及主动锥齿轮73，转动杆71转动穿设在筒体42的侧壁上，旋转把手72设置在转动杆71位于筒体42外的端部，主动锥齿轮73设置在转动杆71位于筒体42内的端部，丝杠6上位于筒体42内同轴设置有与主动锥齿轮73啮合的从动锥齿轮61。

如图4所示，筒体42上沿着筒体42的长度方向开设有开槽421，止转件为设置在插筒43侧壁上的穿杆431，穿杆431穿过开槽421且延伸至筒体42外。

将底板1以及弧形顶板2移动下一段的隧道内后，将支撑件4放置在弧形贴板3的下方，并在弧形贴板3四个边角处各放置一个，然后用手拨动旋转把手72，此时转动杆71以及主动锥齿轮73开始转动，从动锥齿轮61在与主动锥齿轮73啮合的情况下也会开始转动，从而带动丝杠6转动；丝杠6转动后，由于穿杆431插在开槽421，因此插筒43在周向方向上的转动被穿杆431阻挡，使得插筒43并不能够随着丝杠6的转动而转动，从而只会在丝杠6的转动下沿着双向丝杠6的长度方向移动，插筒43的一段伸出筒体42并插入到插孔32中，使得筒体42与插筒43形成一根支撑弧形贴板3的杆体；由于插筒43螺纹套设在丝杠6上，因此通过螺纹的阻挡使得插筒43受到竖直方向上的外力作用不会沿着丝杠6的长度方向移动，这时插筒43与筒体42形成的杆体便不易缩短，让插筒43与筒体42形成的杆体能稳定支撑弧形贴板3。