CN107060803B - 一种利用管幕注浆的隧道施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用管幕注浆的隧道施工方法。通过本发明可提供，以包括标记钻孔地点的阶段、把钢管插入到岩层的阶段、注浆地基的阶段、把钢管向后方延长的阶段、安装钢支护材的阶段、挖掘隧道的阶段，且钢支护材和由它们支撑的钢管，利用于隧道洞口部结构，由此防止隧道洞口部地基的坍塌或塌方，安全容易施工隧道洞口部，而且无需截取斜面，防止地基的破坏，保存自然环境，稳定隧道洞口部周围，获得无需加固隧道洞口部斜坡的效果。

Description

一种利用管幕注浆的隧道施工方法

技术领域

本发明涉及一种利用管幕注浆的隧道施工方法，尤其是一种无原地基截取的管幕注浆的隧道的施工方法。

背景技术

一般组成隧道洞口地段时，在隧道的基点截取斜面安装隧道洞口。此时，因隧道洞口地段的上侧及左右两侧不可避免的截取斜面，会破坏自然环境，因隧道洞口地段周围斜面不稳定，需要另外加固斜坡，会增加工程费用。而且，为稳定截取斜面，需要使用相当面积的附加用地，因此会过多耗费组成斜面的工程费用。为解决上述问题，出现在预挖掘地基顶棚，以拱形向上倾斜插入、安装多个钢管并注浆，以此预先加固隧道挖掘段顶棚后，再进行挖掘的技术。但是，由于上述传统技术安装时把钢管以5-10°左右向上倾斜，因此越从隧道顶棚向其内侧插入，越隔离钢管相互之间距离，导致流失钢管上段的砂土，而且钢管下段的楔形土块被钢管分离，有挖掘隧道时塌方隐患，由此会下降隧道的安全性。传统技术包括结构用碳钢管、H钢、挡板、加固材料(腰梁，WALE)、拆除型锚杆。此技术在安装隧道洞口部的临时设施，对将要进行挖掘的挖掘顶棚周围实施管幕注浆，使之加固后挖掘，防止对洞口部的破坏。同时在H钢上利用支架焊接结构用碳钢管，向预挖掘部位密贴临时设施并安装衬砌，从挡土墙(保护墙)形成部位开始执行对临时设施外部的砌筑作业，并直接用自然斜面，形成原地基，发挥从上部传到下部的压重来填土的效果，从而能够稳定斜面。对于隧道挖掘时产生的震动等影响造成自然斜面小规模塌落的情况，可用结构用碳钢管及挡板支撑，不形成洞口斜面，利用临时设施立即可以进行挖掘。上述结构用碳钢管一般使用金属材料，其直径为100mm，利用支架焊接在临时设施。斜面密贴后要做到在外部执行管幕注浆。上述拆除型锚杆，要在H钢之间安装需密贴，在临时设施内外两侧各形成衬砌和管幕注浆后拆除，使临时设施分离。以上述为特征，利用临时构筑物进行隧道洞口部施工时，不形成洞口部斜面，也能够边维持自然斜面状态下进行挖掘。但是上述传统技术，需要先制造由混凝土基础、H钢、挡板、腰梁及钢筋构成的洞口部临时设施，并在上述洞口部临时设施上接合碳钢管后移动到预挖掘部位，因此施工繁琐，消耗时间。而且，先在洞口部临时设施上焊接碳钢管后，移动它们实施注浆，实际上不可能以已焊接钢管钻孔及注入施工。而且，由于洞口部临时设施和碳钢管或拆除型锚杆，按一定间隔以焊接状态连接，因此不能视为洞口部临时设施和碳钢管或拆除型锚杆相互集成。由此，在上部压重填土时，结构不稳定。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种，以包括标记钻孔地点的阶段、钢管插入到岩层的阶段、注浆地基的阶段、钢管向后方延长的阶段、安装钢支护材阶段、挖掘隧道的阶段，且钢支护材和由它们支撑的钢管，以隧道洞口部结构来利用，由此防止隧道洞口部地基的坍塌或塌方，隧道洞口部的施工变得安全容易，而且无需截取斜面，防止地基的破坏，保存自然环境，稳定隧道洞口部周围的斜面，无需加固隧道洞口部斜坡的无原地基截取的直钻孔管幕隧道施工方法及其结构。本发明拟提供钢管插入到岩层阶段中，以直钻孔方式来钻孔并插入钢管，因此沙土层、岩层等不存在坍塌施工的可能性，是无原地基截取的直钻孔管幕隧道施工方法及其结构。本发明拟提供钢管插入到岩层阶段中，由于把钢管插入到岩层，因此牢固支撑钢管的端部，确保隧道挖掘时的安全性的无原地基截取的直钻孔管幕隧道施工方法及其结构。本发明拟提供钢管上备齐捆扎构件，一边捆扎钢管和钢管，一边插入钢管，因此增加钢管相互间的结合强度，从而增大隧道结构的安全性，极大化对地基软弱地段的加固效果被的无原地基截取的直钻孔管幕隧道施工方法及其结构。本发明拟提供，只在插入到沙土层或岩层部分的钢管上形成捆扎构件，因此容易插入钢管，又防止捆扎构件的损伤及破坏的无原地基截取的直钻孔管幕隧道施工方法及其结构。本发明拟提供在捆扎构件凹口部的内侧，按隧道行长方向形成凹槽并备齐排水管，容易排出渗透地下水等，有效排除向隧道内部漏水的无原地基截取的直钻孔管幕隧道施工方法及其结构。本发明拟提供安装钢支护材阶段后在钢管内侧浇注喷射混凝土，使钢管和钢支护材成一体，由此增大隧道的加固效果，优化隧道挖掘作业连续性的无原地基截取的直钻孔管幕隧道施工方法及其结构。本发明拟提供隧道挖掘阶段后再实施安装隧道洞口的阶段，其后使钢管覆盖露出外侧和地基部分，覆土来形成土层的同时进行压缩地基来确保斜坡稳定性的无原地基截取的直钻孔管幕隧道施工方法及其结构。

附图说明

图1至图8是根据本发明实施案例的无原地基截取的直钻孔管幕隧道施工方法示意图。

图9a是由根据本发明实施案例的无原地基截取的直钻孔管幕隧道施工方法施工的无原地基截取的直钻孔管幕隧道结构斜视图。

图9b是图9a钢管由捆扎构件相互捆扎的形状扩大显示的斜视图。

图10a是图9a钢管上形成捆扎构件实施例的剖视图。

图10b是图10a的钢管由捆扎构件相互捆扎形状的剖视图。

图10c是图10a的钢管捆扎构件上形成凹槽，并在此凹槽上具备排水管的形状扩大剖视图。

图11a是图9a钢管上形成捆扎构件的另一实施例剖视图。

图11b是图11a的钢管由捆扎构件相互捆扎形状的剖视图。

图11c是图11a的钢管捆扎构件上形成凹槽，并在此凹槽上具备排水管的形状扩大剖视图。

附图标记的说明：

10：地基

11：沙土层

13：软岩层

15：硬岩层

20：钻孔地点

30：钢管

31：连接器

33：捆扎构件

331：凸起部

333：凹口部

334：凹槽

335：排水管

40：注浆

50：钢支护材

60：喷射混凝土

70：隧道洞门

80：覆土

具体实施方式

以下把本发明部分实施例，通过例示图纸详细说明。在各图组成元素添加参照符号上，对于相同组成元素，即使标记在其他图纸上，也尽可能使用相同符号。而且在说明本发明实施例上，对相关空地组成或功能的具体说明，判断为妨碍对本发明实施例的理解时，省略其详细说明。在说明本发明实施例的组成元素上，可以使用第1、第二、A、B、(a)、(b)等术语。这些术语只是为其组成元素与其他组成元素区分，并非因其术语而被限制组成元素的本质或次序、顺序等。某组成元素记载为与其他组成元素“连接”或“结合”时，其组成元素可以直接连接其他组成元素，但也可各组成元素之间“连接”或“结合”另其他组成元素。以下把根据本发明实施案例的无原地基截取的直钻孔管幕隧道施工方法及其结构，参照图纸详细说明。在以下的说明中，前方是从挖掘方向上的前面，而后方是指后面。此外，外侧是指隧道向外延伸方向，内侧是指隧道的里面。而且，地基(10)是指完全无截取状态的原地基，但也可包括部分清除妨碍工程的沙土、尘土、树叶、软岩等状态的地基。参照图1至图8，根据本发明实施案例的无原地基截取的直钻孔管幕隧道施工方法，包括标记钻孔地点(20)的阶段、把钢管(30)插入到岩层的阶段、注浆(40)地基(10)的阶段、钢管(30)向后方延长的阶段、安装钢支护材(50)的阶段、挖掘隧道的阶段，能够既安全、迅速，又经济、有效地施工。即无需截取斜面，防止地基(10)的破坏，保存自然环境，稳定隧道洞口部周围斜面，无需加固隧道洞口斜坡，因此可有效施工。而且，钢管(30)和钢支护材(50)，利用于隧道洞口部结构中，由此防止隧道洞口部地基(10)的坍塌或塌方，安全容易施工隧道洞口部。传统技术是不截取隧道洞口部的地基(10)，因此挖掘地基(10)并安装结构物后，覆盖隧道的开挖隧道长度会变长。与此相比，本发明是不截取地基(10)，由此可缩小开挖隧道长度，比传统技术有利。而且不制造另外的临时设施结构体等，能够用直钻孔专用设备来施工，作业方便迅速。标记钻孔地点(20)的阶段是在隧道开始处地基(10)上以隧道形状标记钻孔地点(20)的阶段(参照图1)。根据需要也可省略这种钻孔地点(20)标记。上述隧道开始处的地基(10)，可以不截取，但也可为清除妨碍工程的沙土、尘土、树叶、软岩等，部分截取后标记钻孔地点(20)。上述隧道形状意味着拱形状、半圆形状等，钻孔地点(20)标记在整个隧道中。但根据需要也可标记一部分，例如只标记在除隧道下端，而后在下述阶段安装钢管(30)。钢管(30)插入到岩层的阶段，是在前述阶段标记的钻孔地点(20)上，以直钻孔方式钻孔的同时插入钢管(30)至岩层的阶段(参照图1及图2)。上述直钻孔方式，是在钢管(30)前方安装钻头等来钻孔的同时插入钢管(30)的方式。即把钢管(30)当做套管使用，并旋转在钢管(30)前方被安装的钻头，压入钻头旋转切削钢管(30)。由于钢管(30)以直钻孔方式同时钻孔插入，因此钢管(30)无钻孔穴坍塌进行到沙土层(11)和岩层，即软岩层(风化岩层)(13)、硬岩层(爆破岩层)(15)的施工变为可能。以直钻孔方式插入的钢管(30)，与隧道的长度方向整齐地，即无倾斜的插入。此时，上述钢管(30)按行长方向可以连接插入若干。例如，可在钢管(30)形成螺纹等来相互连接，或者利用连接器(31)等按其长度方向连接钢管(30)。此时，由于钢管(30)的长距离钻孔及插入具有可能性，因此能够以足够长的钢管(30)来加固隧道，增大隧道的加固效果，而且因钢管(30)的插入作业，利用较短的钢管(30)来实施，施工容易、简单、迅速。上述钢管(30)贯通地基(10)的沙土层(11)，能够插入到岩层，即软岩层(13)或者硬岩层(15)。此时牢固支撑钢管(30)的前端，因此确保隧道挖掘时的安全性。即钢管(30)通常插入到岩层(15)，但根据需要也有插入到软岩层(13)。在上述钢管(30)上备齐捆扎构件(33)，插入钢管(30)时，便可插入的同时捆扎钢管(30)和钢管(参照图9b)。由于在钢管(30)的两侧备齐捆扎构件(33)，增加钢管(30)间的结合强度，能够实现钢管(30)的一体化，由此增大隧道结构的安全性，极大化软弱带的地基(10)加固效果。而且，先插入安装的钢管(30)捆扎构件(33)，会起到其后被插入钢管(30)导向作用，因此随后容易稳定地插入安装钢管(30)。捆扎构件(33)只在插入到沙土层(11)或者软岩层(13)部分的钢管(30)上形成。即，因为硬岩层(15)很难插入捆扎构件(33)，所以在钢管(30)整个长度中，只能插入到沙土层(11)或软岩层(13)。此时，容易插入至需要钢管(30)的部分，且能够防止由硬岩层引起的捆扎构件(33)的损伤及破损，而在软弱地基上，具有能够起到钢管(30)相互牢固捆扎的效果。上述捆扎构件(33)两侧各以

形状(参照图10a及图10b)和

形状(参照图11a及图11b)形成凹口部(333)和凸起部(331)，即钢管(30)的一侧形成凹口部(333)，另一侧则形成凸起部(331)，使邻近钢管(30)捆扎构件(33)凹口部(333)的其他钢管(30)捆扎构件(33)凸起部(331)，或以

形状，或以其他多种形状，能够相互插入捆扎。捆扎构件(33)形成

形状和

形状时，最先插入钢管(30)的捆扎构件(33)，其两侧最好都以凸起部(331)形成。这是因为凸起部(331)比凹口部(333)更容易插入地基(10)，且无需担忧石头或沙土的塞进。由凸起部(331)地基(10)散乱状态下，插入其他钢管(30)的凹口部(333)，因此容易插入凹口部(333)的优点。也可能在上述捆扎构件(33)内侧按其长度方向形成凹槽(334)，在此凹槽(334)备齐排水管(335)(参照图10c及图11c)。由于形成了凹槽(334)，备齐了排水管(335)，因此容易排出从隧道顶棚渗透的地下水，能够有效排除隧道内的漏水。上述凹槽(334)由不能插入的邻近其他钢管(30)捆扎构件(33)凸起部(331)大小形成，而上述排水管(335)可以使用多个排水孔形成的软管，或者使用水是容易穿透，但异物质不易穿透的网状软管。上述钢管(30)根据地基(10)的条件可按一列或两列施工。即在前述标记钻孔地点(20)的阶段中，还包括钻孔地点(20)外侧标记加固钻孔地点的过程，然后在上述标记加固钻孔地点，以直钻孔方式边钻孔边插入加固钢管。上述加固钢管亦能够插入到岩层，且具备捆扎构件(33)，可安装在整个隧道或部分。注浆(40)地基(10)阶段是利用前述阶段插入的钢管(30)进行地基(10)注浆(40)的阶段(参照图3)。即在插入钢管(30)里注入注浆材料来注浆(40)钢管(30)及钢管(30)周围地基(10)的阶段。由于在此阶段，注浆材料渗透到钢管(30)周围，使钢管(30)周围的地基(10)和钢管(30)成为一体，即使在下述阶段进行挖掘，也能够防止地基(10)的坍塌。而且钢管(30)和地基(10)的结合较好，能够增大结构性强度和隧道结构物的稳定性，也能防止漏水。钢管(30)向后延长阶段，是把上述钢管(30)全部或部分向后延长在地基(10)突出的同时，使钢管(30)后端位于垂直面上的阶段(参照图4)。上述钢管(30)向后延长时，也在钢管(30)上备齐螺纹或者连接器(31)按其长度方向连接。由于钢管(30)向后延长，无需为建造隧道洞口部的地基(10)。而且，上述向后延长的钢管(30)可以当做隧道洞口部的结构，因此不像传统技术一样实施防止地基(10)的坍塌或塌方工作，也能防止隧道洞口部的地基(10)坍塌或塌方，由此容易且安全施工隧道洞口部及隧道。不仅如此，也能防止隧道洞口部作业途中因塌方等的事故。此时考虑隧道洞口部斜面的倾斜及地基(10)状态，可调整向后延长钢管(30)长度。使上述钢管(30)后端位于垂直面上，是为了下述隧道洞口(70)的安装。因此上述垂直面，根据需要可以倾斜一些，也可留有部分被凸出的钢管(30)。安装钢支护材(50)的阶段是在上述钢管(30)内侧安装钢支护材(50)的阶段(参照图5)。上述安装钢支护材(50)阶段之前，在钢管(30)内侧浇注喷射混凝土来把钢管(30)组成一体。上述安装钢支护材(50)阶段后，可实施钢管(30)内侧浇注喷射混凝土(60)来把钢管(30)和钢支护材(50)组成一体的阶段(参照图6)。上述钢管(30)和钢支护材(50)组成一体，可增大隧道的加固效果，同时会优秀隧道挖掘作业时的连续性。挖掘隧道的阶段，是把上述钢管(30)内侧地基(10)的挖掘隧道阶段(参照图7)，按照传统方式挖掘隧道。上述挖掘隧道阶段后，可实施在上述钢管(30)后端安装隧道洞门(70)的阶段(参照图8)。当然，此隧道洞门(70)，也可在上述挖掘隧道阶段之前，或者挖掘隧道阶段中。上述隧道洞门(70)安装阶段后，可覆土(80)(参照图8)覆盖上述钢管(30)露出外侧和地基(10)一部分。进行上述覆土(80)，能够形成隧道洞口部的土层，同时压缩地基(10)确保斜坡的稳定性。另外，如图9a所示，根据本发明实施例的无原地基截取的直钻孔管幕隧道结构，根据上述的无原地基截取的直钻孔管幕隧道施工方法施工。详细的说明参照上述的内容。

总之，以上就是本发明的各个技术要点，尽管以上结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但本发明不限于上述具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的而不是限定性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以得出多种相似的启示和变通，并作出相应的简单变化与修改，类似于这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种利用管幕注浆的隧道施工方法，用于无原地基截取的直钻孔管幕的隧道的施工方法，其特征在于，具有以下的步骤：

a.第一阶段，即，在隧道开始处的地基上以隧道形状标记钻孔地点；

b.第二阶段，即，在上述标记钻孔地点，以直钻孔方式钻孔的同时把钢管插入到岩层；c.

第三阶段，即，利用上述钢管注浆地基；

d.第四阶段，即，把上述钢管向后延长并使之在地基上突出的同时，使上述钢管后端位于垂直面上；

e.第五阶段，即，在上述钢管内侧安装钢支护材；

f.第六阶段，即，挖掘上述钢管内侧的地基来进行上述隧道的挖掘；

利用上述钢支护材和由它们支撑的上述钢管，形成的隧道洞口部结构，用来防止上述隧道洞口部地基的坍塌或塌方，使之能够安全地施工上述隧道洞口部；

上述标记钻孔地点阶段，包括在上述钻孔地点外侧标记加固钻孔地点的过程，上述钢管插入到岩层的阶段，还包括标记加固钻孔地点，以直钻孔方式钻孔的同时插入加固钢管的过程；

上述钢管在其两侧具备捆扎构件来相互捆扎，由此增加上述钢管相互之间的结合强度；

上述捆扎构件只在钢管被插入到沙土层或软岩层的部分形成；

在上述捆扎构件凹口部的内侧，按长度方向形成凹槽，在上述凹槽上具有排水管，由此排出渗透的地下水。

2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，上述钢支护材安装阶段后，还包括上述钢管内侧浇注喷射混凝土来一体化上述钢管和上述钢支护材的阶段。

3.根据权利要求2所述的施工方法，其特征在于，上述隧道挖掘阶段后，还包括在上述钢管后端安装隧道洞口的阶段。

4.根据权利要求3所述的施工方法，其特征在于，上述隧道洞口安装阶段后，用覆土的方式覆盖上述钢管被露出外侧和上述地基的一部分，由此可形成上述隧道洞口部土层，同时压缩上述地基来确保斜坡面的稳定性。

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