一种挤压性围岩隧道开挖掌子面临时支护结构的制作方法

1.本实用新型涉及隧道支护结构，特别涉及一种挤压性围岩隧道开挖掌子面临时支护结构。


背景技术：

2.随着交通建设的快速发展，地质条件越来越复杂，相应的地质问题也越来越多，特别是挤压性围岩隧道大变形，工程建设安全风险大，进度管理存在极大不确定性。挤压性围岩，是在高地应力环境下，隧道周边一定范围内产生显著塑性变形或流变的岩体。隧道开挖后，围岩向净空方向位移挤压支护体系，当挤压变形位移超出常规围岩变形量时，产生挤压大变形。具有变形量大、持续时间长、变形速率高的特点。
[0003]“少扰动、快支护、早封闭”，已形成业界的共识。实践证明，仰拱封闭后，围岩变形才会由发展状态进入相对稳定的阶段，仰拱快速封闭是控制变形的关键。但挤压性围岩三台阶预留核心土法、crd微台阶法，初期支护封闭安全步距基本在2倍洞径，仰拱封闭时间上要滞后掌子面上台阶开挖近一个月，频繁造成围岩应力过度释放、初期支护钢架侵限需拆换的局面。唯一解决途径，要压缩掌子面开挖各道工序时间，加快循环进度，实现快挖、快支、快封闭。
[0004]
现有的挤压性围岩，特别是膨胀性围岩隧道掘进，加固措施基本采用拱部超前小导管、掌子面喷射混凝土封闭、超前注浆等措施。但在围岩变形速率快的情况下，往往在隧道开挖后来不及施作加固措施，剧烈变形导致掌子面围岩挤出或坍塌现象。采取适宜的临时支护技术，是控制围岩变形速度的关键。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种挤压性围岩隧道开挖掌子面临时支护结构，以有效防止开挖后掌子面松散围岩掉块、坍塌，使上台阶初支钢架架设应紧贴掌子面，确保初期支护的时效性，且提高隧道施工工效。
[0006]
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：
[0007]
本实用新型的一种挤压性围岩隧道开挖掌子面临时支护结构，其特征是：包括在初期支护断面内轮廓线以下沿环向间隔布设的土钉板，土钉板由托板、压拔段和锚入段构成，压拔段、锚入段分别焊接固定在托板前板面、后板面的中央部位，其轴线与板面垂直；上台阶开挖后，由挖掘机作用于托板将锚入段圧入或者由破碎头振动作于压拔段将锚入段锤入开挖掌子面原位土体内，且使托板紧贴开挖掌子面，对原位土体形成加筋锚固和托板挤压双重作用。
[0008]
本实用新型的有益效果是，随上台阶开挖，由挖掘机将土钉板压入或锤入掌子面，起到原位土体加筋加固作用，在土钉对原位土体加筋锚固、托板挤压的双重作用下，能有效防止开挖后掌子面松散围岩掉块、坍塌，使上台阶初支钢架架设应紧贴掌子面，确保初期支护的时效性；隧道施工工艺流程取消掌子面初喷混凝土封闭工序，直接进行初支钢架架立，
待初期支护喷射混凝土施工时一并对掌子面进行封闭，循环作业时间可缩短一个小时，提高了隧道施工工效；并且具有工艺简单、可实施性强等优点，增补了挤压性围岩隧道掌子面临时支护措施，可取得良好的经济效益和社会效益。
附图说明
[0009]
本说明书包括如下四幅附图：
[0010]
图1是本实用新型一种挤压性围岩隧道开挖掌子面临时支护结构的断面示意图；
[0011]
图2是本实用新型一种挤压性围岩隧道开挖掌子面临时支护结构中土钉板的结构示意图；
[0012]
图3是沿图2中a-a的剖视图；
[0013]
图4是本实用新型一种挤压性围岩隧道开挖掌子面临时支护结构中土钉板的端视图。
[0014]
图中示出构件和对应的标记：上台阶d1、中台阶d2、下台阶d3、初期支护钢架拱顶段11、初期支护钢架拱墙段12、初期支护钢架仰供段 13、土钉板20、托板21、压拔段22、无缝钢管23、螺纹钢筋24、砂浆 25。
具体实施方式
[0015]
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0016]
参照图1和图2，本实用新型的一种挤压性围岩隧道开挖掌子面临时支护结构，包括在初期支护断面内轮廓线以下沿环向间隔布设的土钉板 20，土钉板20由托板21、压拔段22和锚入段构成，压拔段22、锚入段分别焊接固定在托板21前板面、后板面的中央部位，其轴线与板面垂直。上台阶d1开挖后，由挖掘机作用于托板21将锚入段圧入或者由破碎头振动作于压拔段22将锚入段锤入开挖掌子面原位土体内，且使托板21 紧贴开挖掌子面，对原位土体形成加筋锚固和托板挤压双重作用，能有效防止开挖后掌子面松散围岩掉块、坍塌，使上台阶初支钢架架设应紧贴掌子面，确保初期支护的时效性。隧道施工工艺流程取消掌子面初喷混凝土封闭工序，直接进行初支钢架架立，待初期支护喷射混凝土施工时一并对掌子面进行封闭，循环作业时间可缩短一个小时，有利于提高隧道施工工效。
[0017]
参照图2、图3和图4，所述锚入段的主体为前端呈长锚尖状的无缝钢管23，管内空腔中设置由在断面上呈三角形布设的螺纹钢筋24构成的加强筋，且向腔内空隙灌注填充砂浆25，进一步增强锚入段刚度。
[0018]
通常，托板21可由厚度16mm钢板制作，长1000mm
×
宽800mm。锚入段可由长3m、φ108
×
6mm的无缝钢管23制作，为便于压入或锤入开挖掌子面，前端制作200mm长锚尖。为增加锚入段刚度，无缝钢管23 内插入3根φ16mm的螺纹钢筋24，且采用m15砂浆25灌注填充腔内空隙。压拔段22可由长0.5m、φ159
×
7mm钢管与直径260mm厚16mm钢板焊接制成，以增大机械压入或锤入受力面，同时便于土钉板20拔出作业。
[0019]
在图1示出的实施例中，在初期支护断面内轮廓线以下1.5m沿环向间隔1.5m布设5个土钉板20。上台阶d1开挖后，采用挖掘机压入或破碎头振动锤入开挖掌子面。下一循环开挖时，先施工开挖面下部，再用挖掘机单钩从间隙挖出土体，或人工清理修整，再压入或锤入土钉板20，循环掘进施工。若出现土钉板20方向与开挖掌子面垂直方向倾斜过大，则利用
挖掘机钩挖或钢丝绳缠套外漏部分拔出，调整方向，重新压入或锤入开挖掌子面。
[0020]
以上所述只是用图解说明本实用新型种挤压性围岩隧道开挖掌子面临时支护结构的一些原理，并非是要将本实用新型局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本实用新型所申请的专利范围。


技术特征：
1.一种挤压性围岩隧道开挖掌子面临时支护结构，其特征是：包括在初期支护断面内轮廓线以下沿环向间隔布设的土钉板(20)，土钉板(20)由托板(21)、压拔段(22)和锚入段构成，压拔段(22)、锚入段分别焊接固定在托板(21)前板面、后板面的中央部位，其轴线与板面垂直；上台阶(d1)开挖后，由挖掘机作用于托板(21)将锚入段圧入或者由破碎头振动作于压拔段(22)将锚入段锤入开挖掌子面原位土体内，且使托板(21)紧贴开挖掌子面，对原位土体形成加筋锚固和托板挤压双重作用。2.如权利要求1所述的一种挤压性围岩隧道开挖掌子面临时支护结构，其特征是：所述锚入段的主体为前端呈长锚尖状的无缝钢管(23)，管内空腔中设置由在断面上呈三角形布设的螺纹钢筋(24)构成的加强筋，且向腔内空隙灌注填充砂浆(25)。

技术总结
一种挤压性围岩隧道开挖掌子面临时支护结构，以有效防止开挖后掌子面松散围岩掉块、坍塌，使上台阶初支钢架架设应紧贴掌子面，确保初期支护的时效性，且提高隧道施工工效。包括在初期支护断面内轮廓线以下沿环向间隔布设的土钉板，土钉板由托板、压拔段和锚入段构成，压拔段、锚入段分别焊接固定在托板前板面、后板面的中央部位，其轴线与板面垂直。上台阶开挖后，由挖掘机作用于托板将锚入段圧入或者由破碎头振动作于压拔段将锚入段锤入开挖掌子面原位土体内，且使托板紧贴开挖掌子面，对原位土体形成加筋锚固和托板挤压双重作用。原位土体形成加筋锚固和托板挤压双重作用。原位土体形成加筋锚固和托板挤压双重作用。


技术研发人员：马金池 庞磊磊 王庆锋
受保护的技术使用者：中电建铁路建设投资集团有限公司
技术研发日：2021.09.18
技术公布日：2022/9/15