隧道出洞施工装置及其施工方法与流程

本发明涉及隧道施工领域，具体公开了隧道出洞施工装置及其施工方法。

背景技术：

1、随着我国经济社会的高速发展，我国公路、铁路等交通基础建设迎来了新的发展高峰。公路隧道越来越多，施工安全极为重要，尤其是在出洞时安全风险最高。常规隧道出洞方法安全性欠佳，采用小导洞方法施工者居多，但其开挖步序较多，工期较长。

2、因此考虑采用利用管棚进行支护，进而采用台阶法出洞，在保证施工安全前提下简化施工步骤，进而减少施工工序，减小对土层围岩扰动，确保隧道围岩稳定。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供隧道出洞施工装置及其施工方法，以解决如何确保土层围岩稳定性的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种隧道出洞施工装置，包括管棚组件、模板组件和第一支护组件；所述第一支护组件包括斜插孔、尖端钢管和临时钢架，所述斜插孔设置在隧道的掌子面上方，所述尖端钢管插入到斜插孔中，尖端钢管的外壁上设置有若干出浆孔，所述尖端钢管能够设置在临时钢架上，所述临时钢架设置在隧道的地面上；所述管棚组件包括管棚钢管、所述管棚钢管的端部可以设置在临时钢架上，所述模板组件包括若干片状模板，若干所述片状模板能够组成一块弧形状的弧形模板。本方案中设置有尖端钢管和管棚钢管，其中管棚钢管设置在尖端钢管的下方，管棚钢管能够起到支撑作用，将尖端钢管部分的土层和岩层支撑起来，整个管棚钢管就能够为隧道开挖提供上部遮挡支撑，即使隧道上方出现土层掉落坍塌也不会落入施工区域，保证施工安全。

4、可选地，所述尖端钢管的端部固定设置有固定接头，固定接头上活动设置有活动接头，所述活动接头包括两个固定箍和第一固定座，所述固定箍呈不完全环状，所述第一固定座上设置有水平滑槽，所述固定箍的底部水平滑动设置在水平滑槽中，固定箍上水平设置有安装轴，所述安装轴上设置有若干安装卡齿，所述固定接头上设置有安装孔，安装孔的内部设置有安装齿槽，所述安装卡齿能够与安装齿槽配合。采用本方案，由于尖端钢管插入有一定的倾斜角度，导致尖端钢管的后端无法与临时钢架上的第一安装座对齐，所以在尖端钢管上设置有第一固定座和活动接头，活动接头能够带动第一固定座转动，以调节其位置，保证第一固定座能够处于水平状态，便于将其安装到第一安装座上。

5、可选地，所述临时钢架上设置有若干第一安装座和第二安装座，所述第一安装座能够与第一固定座连接，所述第二安装座能够用于固定管棚钢管。

6、可选地，所述管棚组件还包括遮挡片，所述遮挡片的纵截面呈不完全环状，所述遮挡片的两侧均竖直设置有竖直片，所述竖直片的底部设置有弧形片，所述管棚钢管的上端设置有插入槽，所述插入槽供竖直片插入，所述弧形片能够与管棚钢管的内壁贴合，所述遮挡片能够连接相邻两个管棚钢管。采用本方案，遮挡片能够将相邻的管棚钢管连接在一起，同时遮挡片还能够起到遮挡和受力承重的作用。

7、可选地，所述管棚钢管的底部设置有第二固定座，所述第二固定座能够与第二安装座连接。

8、可选地，所述临时钢架上包括第一钢架层和第二钢架层，所述第一钢架层的位置高于第二钢架层，所述第一安装座设置在第一钢架层上，所述第二安装座设置在第二钢架层上。

9、可选地，包括以下步骤：

10、s1，对掌子面喷砼封闭，在掌子面处搭设临时钢架；

11、s2，在掌子面上方安装导向钢管，所述导向钢管的数量、环向间距和外插角与管棚钢管的设计相同，然后在掌子面处喷射混凝土封闭；

12、s3，在隧道上方钻孔形成斜插孔，然后将尖端钢管插入到斜插孔内，所述斜插孔位于导向钢管上方，斜插孔排布在整个隧道的周围，调整尖端钢管上固定箍的位置，保证固定箍处于竖直状态且将其底部的第一固定座安装到第一安装座上，然后将固定箍向内推动使安装卡齿与安装卡槽配合；

13、s4，向导向钢管中插入管棚钢管，然后再将遮挡片插入到管棚钢管的上部；

14、s5，清除尖端钢管中的泥土，然后向其中灌注水泥砂浆，注浆压力在0.5mpa-2mpa之间。

15、本方案的工作原理及有益效果在于：

16、本方案中将管棚施工方法运用到隧道出洞施工中，过程中在隧道上方布置管棚钢管，为了提高加固和防塌陷的效果还增加了遮挡片，遮挡片不仅仅可以阻挡掉落的土石等，还可以提高整个管棚的受力性能。本方案中还设置有斜插孔和尖端钢管，将尖端钢管插入到斜插孔后，可以向尖端钢管内灌注水泥砂浆，水泥砂浆通过尖端钢管的出浆孔中流出并对周围的土层岩层注浆加固，避免隧道出洞施工过程中上方的土层岩层坍塌，同时注浆加固后使管棚上方的土层岩层形成整体，然后再由管棚进行支撑，可以进一步避免土层岩层坍塌或者掉落。

技术特征：

1.一种隧道出洞施工装置，其特征在于：包括管棚组件、模板组件和第一支护组件；所述第一支护组件包括斜插孔、尖端钢管和临时钢架，所述斜插孔设置在隧道的掌子面上方，所述尖端钢管插入到斜插孔中，尖端钢管的外壁上设置有若干出浆孔，所述尖端钢管能够设置在临时钢架上，所述临时钢架设置在隧道的地面上；所述管棚组件包括管棚钢管、所述管棚钢管的端部可以设置在临时钢架上，所述模板组件包括若干片状模板，若干所述片状模板能够组成一块弧形状的弧形模板。

2.根据权利要求1所述的隧道出洞施工装置，其特征在于：所述尖端钢管的端部固定设置有固定接头，固定接头上活动设置有活动接头，所述活动接头包括两个固定箍和第一固定座，所述固定箍呈不完全环状，所述第一固定座上设置有水平滑槽，所述固定箍的底部水平滑动设置在水平滑槽中，固定箍上水平设置有安装轴，所述安装轴上设置有若干安装卡齿，所述固定接头上设置有安装孔，安装孔的内部设置有安装齿槽，所述安装卡齿能够与安装齿槽配合。

3.根据权利要求2所述的隧道出洞施工装置，其特征在于：所述临时钢架上设置有若干第一安装座和第二安装座，所述第一安装座能够与第一固定座连接，所述第二安装座能够用于固定管棚钢管。

4.根据权利要求3所述的隧道出洞施工装置，其特征在于：所述管棚组件还包括遮挡片，所述遮挡片的纵截面呈不完全环状，所述遮挡片的两侧均竖直设置有竖直片，所述竖直片的底部设置有弧形片，所述管棚钢管的上端设置有插入槽，所述插入槽供竖直片插入，所述弧形片能够与管棚钢管的内壁贴合，所述遮挡片能够连接相邻两个管棚钢管。

5.根据权利要求4所述的隧道出洞施工装置，其特征在于：所述管棚钢管的底部设置有第二固定座，所述第二固定座能够与第二安装座连接。

6.根据权利要求5所述的隧道出洞施工装置，其特征在于：所述临时钢架上包括第一钢架层和第二钢架层，所述第一钢架层的位置高于第二钢架层，所述第一安装座设置在第一钢架层上，所述第二安装座设置在第二钢架层上。

7.根据权利要求6所述的隧道出洞施工装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及隧道施工领域，具体公开了隧道出洞施工装置及其施工方法，包括管棚组件、模板组件和第一支护组件；所述第一支护组件包括斜插孔、尖端钢管和临时钢架，所述斜插孔设置在隧道的掌子面上方，所述尖端钢管插入到斜插孔中，尖端钢管的外壁上设置有若干出浆孔，所述尖端钢管能够设置在临时钢架上，所述临时钢架设置在隧道的地面上；所述管棚组件包括管棚钢管、所述管棚钢管的端部可以设置在临时钢架上，所述模板组件包括若干片状模板，若干所述片状模板能够组成一块弧形状的弧形模板。有鉴于此，本发明的目的在于解决如何确保围岩稳定性的技术问题。

技术研发人员：王家贺,周元辅,韩德才,刘夺,任鑫,黄鸿羽
受保护的技术使用者：中交路桥建设有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15