一种竖井围护破碎围岩井壁预防塌方的施工方法

1.本发明涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种竖井围护破碎围岩井壁预防塌方的施工方法。


背景技术：

2.随着我国公路建设事业的发展，在公路隧道的建设过程中，长大隧道及特长隧道的设计和施工方案已日渐成熟，越来越多的公路隧道采用竖井作为隧道的通风方案。但遇竖井过深的情况时，竖井不可避免地需要穿过破碎围岩带，施工时有塌方隐患。而目前的竖井施工方案在该条件下施工效率与安全性都较低。


技术实现要素：

3.本技术为了解决上述技术问题提供一种竖井围护破碎围岩井壁预防塌方的施工方法。
4.本技术通过下述技术方案实现：一种竖井围护破碎围岩井壁预防塌方的施工方法，包括以下步骤：s1，钢护筒表面四周打若干钢护筒预打孔，在竖井内事先挖好的遛渣孔的岩壁上设置若干岩壁预打孔，钢护筒预打孔与岩壁预打孔一一对应；向岩壁预打孔内插入钢筋，确保所有钢筋的外端在同一圆柱面上；s2，将钢护筒下放至遛渣孔内，使钢筋分别与钢护筒的钢护筒预打孔一一对齐插入；s3，向钢护筒与遛渣孔之间的空隙内填充水泥混合砂浆；s4，将钢护筒切割成小块，以一次取出一个小块的形式将钢护筒提出竖井。
5.特别的，所述钢筋倾斜设置，钢筋的上端与钢护筒插接。
6.优选地，水泥混合砂浆为c25水泥混合砂浆，c25水泥混合砂浆配合比为1：4.5。
7.进一步的，所述水泥混合砂浆中添加了石灰膏和液态速凝剂。
8.特别的，所述s2中，所述钢筋从上往下布置多层，所述s3具体为：s3.1，在每一层钢筋上方分别覆盖上土工布；s3.2，从最下层开始，逐层向上下两层土工布、钢护筒、遛渣孔之间的间隙喷射水泥混合砂浆进行填充固定。
9.特别的，所述s4包括以下步骤：s4.1，对钢护筒上端进行水平切割，使钢护筒上端被切割分离从而形成单独的环形片，然后对该环形片进行纵向切割，使该环形片沿圆周方向依次分割成多片；在每片切割片上分别装上吊耳；s4.2，利用提升工具连接吊耳，将切割片逐一上提、取出；s4.3，循环s4.1
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s4.2，直至钢护筒全部取出。
10.进一步的，钢护筒表面覆盖有防水层。
11.与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：1，本技术采用四周钢筋以及水泥混合砂浆对竖井的破碎围岩井壁段进行加固维护，可有效防止塌方，提高施工安全性；2， 本技术在钢护筒表面覆盖防水层，使其切割后可快速脱落，可提高现场的施工效率，利于降低施工成本。
附图说明
12.此处所说明的附图用来提供对本技术实施方式的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施方式的限定。
13.图1为钢护筒下放时的示意图；遛渣孔内；图2为钢护筒的横截面示意图；图3钢护筒预打孔及岩壁预打孔的布置示意图；图4为钢筋固定及喷浆施工纵截面示意图；图5为图4中b-b处的剖视图；图6为切割后的钢护筒的正视图；图7为切割后的钢护筒的后视图；图8为切割后的钢护筒的俯视图；图9为切割片的大样图；图中：1-电动卷扬机、2-地面、3-钢索、4-已支护岩壁、5-易塌方井壁、6-遛渣孔、7-钢护筒、8-防水层、9-钢护筒预打孔、10-岩壁预打孔、11-土工布、12-钢筋、13-c25水泥混合砂浆、14-大容量直流焊机、15-空压泵、17-碳弧气刨枪、18-左一切割片、19-左二切割片、20-右一切割片、21-右二切割片、22-吊耳、23-螺栓结构、24-钢丝。
具体实施方式
14.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
15.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
16.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
17.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
18.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、
ꢀ“
内”、“外”等指示的方位或
位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“左一”、“左二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
19.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
20.实施例一本实施例公开的竖井围护破碎围岩井壁预防塌方的施工方法。
21.施工需要用到的装置有：电动卷扬机1、钢护筒7、钢筋12、土工布11、大容量直流焊机14、空压泵15、镀铜实心碳棒和碳弧气刨枪17。
22.如图1所示，竖井上部有已支护岩壁4，已支护岩壁4下方为易塌方井壁5，易塌方井壁5内事先挖好遛渣孔6。
23.卷扬机1、大容量直流焊机14与空压泵15置于竖井上方的地面2。
24.大容量直流焊机14、空压泵15与碳弧气刨枪17相连，大容量直流焊机14用于提供电源。
25.如图2所示，钢护筒7外圈覆盖一层防水层8。
26.该施工方法，包括以下步骤：步骤s1，勘测竖井深度，确定遛渣孔6与钢护筒7的直径与长度；钢护筒7表面四周打若干钢护筒预打孔9，在遛渣孔6的岩壁上设置若干岩壁预打孔10，钢护筒预打孔9与岩壁预打孔10一一对应；岩壁预打孔10从上往下设置多圈；每一圈的岩壁预打孔10的数量以及圈数根据需要合理设置。值得说明的是，每一圈的岩壁预打孔10的数量最好不少于4个，圈数根据遛渣孔6的长度设置。钢护筒预打孔9可为水平孔，钢护筒预打孔9最好为盲孔。
27.步骤s2，如图3-图5所示，向岩壁预打孔10内插入钢筋12，确保所有钢筋12的外端在同一圆柱面上；因岩壁预打孔10从上往下设置多圈，因而钢筋12插入后形成从上往下的多层结构。
28.步骤s3，使用电动卷扬机1将钢护筒7下放至遛渣孔6内，使钢筋12分别与钢护筒7的钢护筒预打孔9对齐插入；钢筋12插入钢护筒7和岩壁预打孔10内可确保钢护筒7竖直，防止钢护筒7倾斜。
29.步骤s4，采用喷浆机向钢护筒7与遛渣孔6之间的空隙喷射c25水泥混合砂浆13进行填充固定。本实施例中步骤s4具体包括：s4.1，在每一层钢筋上方分别覆盖上土工布，土工布可起到粘接作用同时又能放置水泥混合砂浆流失；s4.2，从最下层开始，逐层向上下两层土工布、钢护筒、遛渣孔之间的间隙喷射水泥混合砂浆进行填充固定。
30.步骤s5，水泥混合砂浆凝固后，将钢护筒7切割成多片切割片，逐一将切割片全部提出竖井。具有包括以下两种方式：方式一、包括以下步骤：s5.1，如图6-图8所示，采用碳弧气刨法利用碳弧气刨枪17对钢护筒7上端进行水平切割和纵向切割，使钢护筒7整体被切割成多片，在每片切割片上分别装有吊耳22；s5.2，利用电动卷扬机1先后通过吊耳22将切割片逐一上提、取出。
31.方式二、包括以下步骤：s5.1，采用碳弧气刨法利用碳弧气刨枪17对钢护筒7上端进行水平切割，使钢护筒7上端被切割分离从而形成单独的环形片，然后对该环形片进行纵向切割，使该环形片沿圆周方向依次分割成均匀的多片。
32.纵向切割的切割次数根据钢护筒7的尺寸合理设置。较佳的，对环形片纵向切割至少三次，从而使环形片沿圆周方向依次分割成至少三片；在每片切割片上分别装上吊耳22；s5.2，利用电动卷扬机1先后通过吊耳22将切割片逐一上提、取出。
33.s5.3，循环s5.1
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s5.2，直至钢护筒7全部取出。
34.其中，水平切割的切割次数根据钢护筒7的尺寸合理设置。
35.方式二相对于方式一而言，施工更为安全。
36.特别的，岩壁预打孔10为斜孔，钢筋12的外端高于插入端，使得钢筋12与钢护筒7轴线方向的夹角为锐角。
37.其中，钢筋12优选螺纹钢。碳弧气刨枪17类型为圆周式送风式气刨枪，压缩空气容易获得且成本低，可进行全位置操作，手工碳弧气刨的灵活性和可操作性较好，因而在狭窄工位或可达性差的部位，碳弧气刨仍可使用。
38.实施例二本实例中，竖井深至290m，穿过了中风化带，强风化带，全风化带，包含了大量破碎围岩带，其中有大量塌方隐患。本实施例中的施工方法，包括以下步骤：步骤s1，勘测竖井深度，确定遛渣孔6的直径为160cm，钢护筒7长10m，直径为120cm，厚度10mm-32mm；钢护筒7外圈覆盖一层5mm厚的防水层8，防水层8制作材料为氯丁橡胶。
39.如图2-图5所示，在钢护筒7表面从上往下打12圈钢护筒预打孔9，每一圈有7个钢护筒预打孔9，总共设置84个钢护筒预打孔9；钢护筒预打孔9直径为40mm。
40.相对应的，在竖井内遛渣孔6的岩壁上从上往下设置12圈岩壁预打孔10，每圈沿圆周方向均匀布置7个岩壁预打孔10，总共设置84个岩壁预打孔10，其中，岩壁预打孔10直径40mm。
41.步骤s2，将84根钢筋12的一端分别插入84个岩壁预打孔10中，尽量使所有钢筋12的外端在同一圆柱面上，84根钢筋分上下12层布置，每层7根钢筋。
42.钢筋12直径32mm，基础长度50cm，若因岩壁预打孔10深度差异导致钢筋12的裸露长度不一致，可采用焊接延长或锯断的方式来尽量使所有钢筋12的外端在同一圆柱面上。
43.步骤s3，电动卷扬机1通过直径为40mm的钢索3连接钢护筒7，使用电动卷扬机1将钢护筒7下放至遛渣孔6内；
人工使钢筋12的另一端分别与钢护筒7的84个钢护筒预打孔9对齐插入，钢筋12与钢护筒7轴线方向的夹角为70度。
44.步骤s4，在每一层钢筋12上方覆盖有20mm厚的土工布11，从最下层土工布11开始，逐层向上下两层土工布、钢护筒、遛渣孔之间的间隙喷射水泥混合砂浆进行填充固定。
45.步骤s5，水泥混合砂浆13凝固后，切割并提出钢护筒，包括以下步骤：s5.1，如图6-图8所示，采用碳弧气刨法利用碳弧气刨枪17对钢护筒7上端进行水平切割，使钢护筒7上端被切割下形成成单独的环形片，然后对该环形片纵向切割4次，使环形片沿圆周方向依次分割成左一切割片18，左二切割片19，右一切割片20，右二切割片21；在左一切割片18、左二切割片19、右一切割片20、右二切割片21上分别装上两个螺栓结构23，然后将钢丝24的两端分别与两个螺栓结构23连接，从而形成吊耳22。
46.值得一提的是，螺栓结构23的安装方式有两种：方式一、与钢护筒7焊接；方式二、与钢护筒7螺纹连接，该方式需要在钢护筒7上预留对应的螺纹孔。
47.s5.2，利用电动卷扬机1连接钢丝24先后将左一切割片18、左二切割片19、右一切割片20、右二切割片21上提、取出。
48.s5.3，循环s5.1
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s5.2，直至钢护筒7全部取出。
49.本实施例总共对钢护筒7进行了9次水平方向切割，钢护筒7总共被切割成40片。所述钢丝24直径12mm，共40根。
50.值得说明的是， c25水泥混合砂浆13配合比为1：4.5，除此之外，c25水泥混合砂浆13中加入了石灰膏和液态速凝剂，可改善砂浆的和易性，能够加快凝结速度并且对钢筋并没有锈蚀作用，极大程度提高了施工效率。
51.特别的，钢护筒7上的同一圈钢护筒预打孔9之间横向间距分别为50cm，上下相邻钢护筒预打孔9之间竖向间距为50cm；相适配的，同一层钢筋12之间的横向间距为50cm，上下层钢筋12之间竖向间距为50cm；岩壁预打孔10之间横向间距分别为50cm，所述岩壁预打孔10之间竖向间距为50cm。
52.特别的，s5.1中，水平切割钢护筒7时，使切割下来的环形片的高度控制在1m左右；纵向切割环形片时，尽量使环形片沿圆周方向分割成均匀的四等分。
53.每一切割片上的两个两个螺栓结构23的横向间距为0.5m；螺栓结构23切割片顶面的距离均为250cm。
54.螺栓结构23包括m10螺栓和m10螺母。m10螺栓与切割片固接，螺母与螺栓螺纹配合。
55.其中，碳弧气刨枪17中使用直径为8mm的镀铜实心碳棒。
56.本发明利用钢护筒对井壁进行加固施工，在钢护筒表面覆盖防水层使其切割后可快速脱落，并且插上钢筋防止钢护筒倾斜，在保障工人施工安全性的同时，还提高了现场的施工效率，使得施工成本大大降低。
57.以上的具体实施方式，对本技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。