浅埋暗挖隧道超前小导管施工方法与流程

本发明涉及一种浅埋暗挖隧道超前小导管施工方法。

背景技术：

浅埋暗挖法是在距离地表较近的地下进行各种类型地下隧道暗挖施工的一种方法，浅埋暗挖法施工过程中，在向前挖土方时，会逐渐安装工字钢支架，工字钢支架沿隧道的周向延伸并支撑隧道内壁，工字钢支架沿隧道的延伸方向间隔布置多个；在隧道土方挖掘之前，需要在隧道上方预埋斜向上延伸的超前小导管，以防止隧道上方的土方坍塌，超前小导管设有多个单元，各单元沿隧道的长度方向间隔布置，各单元中包括多个超前小导管，各单元中的超前小导管沿隧道的周向排布，超前小导管安装时需要斜向上倾斜5°-10°，安装超前小导管时，先在最靠近掌子面的工字钢的腹板上设置供超前小导管穿过的穿孔，然后通过凿岩机穿过穿孔并伸至掌子面处开始钻供超前小导管伸入的插孔，插孔的轴线斜向上倾斜5°-10°，插孔钻好后，将超前小导管插入插孔内，在超前小导管穿插到位后，其后部仍然穿插在工字钢上的穿孔内，然后将超前小导管与工字钢固定连接，最后向超前小导管中注浆即可（超前小导管的管壁上开设有溢浆孔，浆液可以通过溢浆孔进入插孔内并使超前小导管与周围土方固结）。

现有技术中在进行插孔的钻设时，施工人员一般根据经验来直接钻孔，钻出的插孔的倾斜角度经常出现不满足要求的情况，这就使得最终安装好后的超前小导管的倾斜角度也不满足使用要求，进而使得隧道施工存在安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种浅埋暗挖隧道超前小导管施工方法，用于解决现有技术中超前小导管安装后角度不符合要求而使隧道施工存在安全隐患的问题。

为实现上述目的，本发明所提供的浅埋暗挖隧道超前小导管施工方法采用如下技术方案：

定义隧道沿前后方向延伸，该浅埋暗挖隧道超前小导管施工方法包括以下步骤：

步骤一、根据设计图纸在最靠近掌子面的工字钢腹板上开设穿孔，在上下方向上，穿孔的孔底到工字钢下表面的距离为n；

步骤二、将钻孔设备的钻杆穿过工字钢腹板上的穿孔后顶在掌子面上，钻杆支撑在穿孔的孔底上并斜向上延伸；

步骤三、取一标杆，并将标杆贴紧在工字钢的下表面上，标杆贴紧后沿前后方向延伸，标杆上设有第一标记点和第二标记点，第一标记点位于第二标记点和掌子面之间，第一标记点和第二标记点在前后方向上的间距为l，第一标记点位于工字钢腹板背向掌子面的侧面所在平面内，定义超前小导管安装后的倾斜角度为δ，定义第二标记点处标杆与钻杆的理论垂向间距为m，则l、m、n、δ之间的关系为：m＝n-l×tanδ，根据δ的取值范围可以计算得到m的允许取值范围为m1-m2；

步骤四、在钻孔设备工作的过程中，使用测量尺测量第二标记点处标杆与钻杆的实际垂向间距，判断第二标记点处标杆与钻杆的实际垂向间距是否在m1-m2范围内，若不在m1-m2范围内，则调整钻孔设备中钻杆的倾斜角度，以使第二标记点处标杆与钻杆的实际垂向间距处于m1-m2范围内，重复上述操作，直至完成符合要求的插孔的钻设工作；

步骤五、在钻孔设备钻孔完成后，将超前小导管插装在插孔内并将超前小导管的后部焊接固定在工字钢上。

本发明所提供的浅埋暗挖隧道超前小导管施工方法的有益效果是：使用上述方法，根据超前小导管的倾斜角度的允许范围可以计算得到m的允许取值范围m1-m2,然后在钻孔设备钻孔的过程中，实时监测第二标记点处标杆与钻杆的实际垂向间距是否在m1-m2范围内，若在，则满足要求，若不在则不满足要求，需要及时调整钻杆的倾斜角度，从而保证最终钻出的插孔满足要求，如此一来，最终插入插孔内的超前小导管的倾斜角度也能够满足要求，则后续隧道施工过程中出现安全事故的概率就可以大大降低。

进一步的，在将超前小导管焊接前，根据上述确认钻杆倾斜角度是否符合要求的方法，检查超前小导管的倾斜角度是否符合要求。因为钻孔设备钻出的插孔的孔径要比超前小导管的外径大，且偶尔会遇到塌孔情况，所以在将超前小导管插装后，还要检查一下超前小导管的倾斜角度是否满足要求，检查的方法和确定钻杆的倾斜角度是否满足要求的方式一致。

进一步的，标杆的长度为l，标杆靠近掌子面的端面构成第一标记点，标杆背向掌子面的端面构成第二标记点。这样设置，在通过测量尺测量m值时，只需将测量尺贴紧在标杆背向掌子面的端面上并使测量尺的上端顶到钻杆上即可，使得测量较为方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所提供的浅埋暗挖隧道超前小导管施工方法的实施例中监控钻杆的倾斜角度是否满足要求的示意图；

图2是本发明所提供的浅埋暗挖隧道超前小导管施工方法的实施例中检查超前小导管安装后的倾斜角度是否满足要求的示意图。

附图中：1-工字钢，2-穿孔，3-钻杆，4-标杆，5-测量尺，6-超前小导管。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

下面结合图1和图2对本发明的具体实施方式作进一步说明。

本发明所提供的浅埋暗挖隧道超前小导管施工方法的实施例：

定义本实施例中的隧道沿前后方向延伸，且在开挖隧道时自后向前挖。

该浅埋暗挖隧道超前小导管施工方法包括以下步骤：

步骤一、根据设计图纸，在最靠近掌子面的工字钢1的腹板上开设穿孔2，穿孔2的直径大于钻孔设备中钻杆3上的钻头的径向最大尺寸，穿孔2的孔底到工字钢1的下表面之间的垂向距离为n。

步骤二、一个操作人员将钻孔设备的钻杆3穿过工字钢1上的穿孔2并顶在掌子面上，钻杆3穿过穿孔2后，支撑在穿孔2的孔底，钻杆3自后向前、自下而上倾斜延伸。

步骤三、另一个操作人员取一个标杆4，标杆4为方形长杆，标杆4的长度为l，将标杆4贴紧在工字钢1的下表面上并使标杆4的长度沿前后方向延伸，标杆4贴紧后，其前端面与工字钢1的腹板的后侧面共面。定义超前小导管6自后向前、自下而上的倾斜角度为δ，则理论上钻杆3应该持续保持以倾斜角度δ向前钻出插孔，在钻杆3以倾斜角度δ向前钻孔的过程中，定义标杆4的后端面的上沿距钻杆3的理论垂向距离为m，则l、m、n、δ之间的关系为：m＝n-l×tanδ，而实际施工过程中，δ的取值范围为5°-10°，根据δ的取值范围，可以计算出m的允许取值范围为m1-m2，也就是说，如果钻孔设备在钻孔的过程中，标杆4的后端面的上沿距钻杆3的实际垂向距离在m1-m2范围内，则说明钻孔设备钻出的插孔是满足要求的。

步骤四、手持标杆4的操作人员取一把测量尺5，测量尺5用来测量标杆4的后端面的上沿距钻杆3的实际垂向距离，测量时，将测量尺5贴紧在标杆4的后端面上，并使测量尺5的上端顶在钻杆3上，测量尺5的上端面为刻度起点，则可以轻易的读出标杆4的后端面的上沿距钻杆3的实际垂向距离，若测出的实际垂向距离在m1-m2范围内，则说明钻杆3钻出的插孔的倾斜角度满足要求，若测出的实际垂向距离大于m2，则说明钻杆3钻出的插孔的倾斜角度过小，应当使钻杆3的前端向上摆动直至测出的实际垂向距离处于m1-m2范围内为止，若测出的实际垂向距离小于m1，则说明钻杆3钻出的插孔的倾斜角度过大，应当使钻杆3的前端向下摆动直至测出的实际垂向距离处于m1-m2范围内为止。在钻孔设备钻孔的整个过程中，需要反复用测量尺5检测标杆4的后端面的上沿到钻杆3的实际垂向距离是否满足要求。

步骤五、待插孔钻设完成后，将钻孔设备取出，然后将超前小导管6穿过工字钢1上的穿孔2后插入插孔内，超前小导管6插装在插孔内并插装到位后，其后部仍穿装在工字钢1上的穿孔2内；因为插孔的孔径大于超前小导管6的外径，所以超前小导管6在插孔内还可以做小幅度的摆动，为了防止最终固定时超前小导管6的倾斜角度超出其允许范围，在超前小导管6插入插孔内后，测量标杆4的后端面的上沿距超前小导管6的垂向距离m，若测出的垂向距离在m1-m2范围内，则说明超前小导管6的倾斜角度满足要求，然后将超前小导管6与工字钢1焊接固定即可，若测出的垂向距离大于m2，则说明超前小导管6的倾斜角度过小，应当使超前小导管6的前端向上摆动直至测出的垂向距离处于m1-m2范围内为止，然后将超前小导管6与工字钢1焊接固定，若测出的垂向距离小于m1，则说明超前小导管6的倾斜角度过大，应当使超前小导管6的前端向下摆动直至测出的垂向距离处于m1-m2范围内为止，然后将超前小导管6与工字钢1焊接固定。

本实施例中的超前小导管6从距离其后端设定距离的位置起向前开设有溢浆孔，溢浆孔沿管壁间隔且呈梅花形布设，定义超前小导管6上距其后端设定距离的位置为起始位置，在位于起始位置后侧且靠近起始位置的管段上用胶泥麻筋缠裹，缠裹后的胶泥麻筋呈楔形，且楔形的尖端朝前，在将超前小导管6插装在插孔内时，缠裹在超前小导管6上的胶泥麻筋能够封堵住超前小导管6与插孔孔壁之间的空腔；在超前小导管6插装到位后且与工字钢1焊接固定后，通过注浆设备向超前小导管6内注浆，浆液通过超前小导管6上的溢浆孔能够进入超前小导管6与插孔孔壁之间的空腔内，从而实现超前小导管6与周围土方的固结。

上述实施例中，标杆的长度为l，标杆的前端面构成第一标记点，标杆的后端面构成第二标记点。在其他实施例中，标杆的长度也可以大于l，第一标记点和第二标记点可以分别是标杆长度方向上的任意标记点，只需保证第一标记点和第二标记点在前后方向上的间距等于l即可。

上述实施例中，在将超前小导管插入插孔后，为防止超前小导管的倾斜角度不满足要求，再次通过标杆和测量尺对超前小导管的倾斜角度做了查验。在其他实施例中，也可以在超前小导管插入插孔内后直接将其与工字钢焊接固定，而不再做查验，同样可以使用。

以上所述的本发明的实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包括在本发明的权利要求保护范围之内。