CN114508356A - 大跨度隧道分段掘进的初期支护施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大跨度隧道分段掘进的初期支护施工方法，分段开挖时，采用临时支撑安装固定弧形供片，临时支撑装置包括螺套、对称设置的两个连接单元，所述连接单元包括依次连接的端板、螺杆，两个连接单元的螺杆旋向相反或者螺套内部两端的内螺纹旋向相反，螺杆外端经调节螺栓与端板铰接，螺栓内端伸入螺套内并与之螺纹配合，该方法安全性高，可操作性强，缩短了初期支护施工工期，降低工程材料的投入成本，拆装方便，不占用下方作业空间，便于下一道工序施工，降低了爆破和机械作业带来的结构性破坏风险，适用于围岩较为稳定的大跨度隧道掘进的临时支撑。
Description
技术领域
本发明涉及一种大跨度隧道分段掘进的初期支护施工方法。
背景技术
隧道开挖过程中,需要进行支护, 在隧道开挖过程中初期支护大多采用以钢拱架为主的支护方式拱架包括沿隧道掘进方向间隔步骤的若干拱架单元，各拱架经连接钢筋相连接，各拱架单元由若干弧形拱片依次连接构成。对于采用钻爆法进行分段分步掘进开挖的隧道来说，需要在先开挖的区域段内顶部沿隧道掘进方向间隔架设弧形拱片，弧形拱片采用灌浆锚杆进行初步固定，为防止锚杆灌浆时弧形拱片位移及后续加工中弧形拱片受外力影响位移甚至掉落发生事故，需要早每个弧形拱片下面通过工字钢立柱进行临时支撑。这种支撑方式需要使用大量的工字钢，成本高，架设费时费力，施工工期长，而且占用作业空间，不便于下道工序施作，爆破和机械施工时，容易对立柱造成结构性伤害，从而失去支撑作用，大大降低了下一环节施工作业的安全性。
发明内容
本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种大跨度隧道分段掘进的初期支护施工方法。
本发明解决技术问题所采用的方案是，一种大跨度隧道分段掘进的初期支护施工方法，包括以下步骤：
步骤一；根据实际工况，沿隧道宽度方向划分N段开挖区，N不小于2；
步骤二：根据开挖进尺，沿隧道掘进方向，开挖第一段开挖区；
步骤三：在第一段开挖区顶部沿沿隧道掘进方向讲个布设安装弧形供片，在弧形供片端部安装临时支撑装置，并将临时支撑装置与待开岩层侧壁相连接，相邻弧形供片通过连接钢筋相连接，随后，通过锚杆将弧形供片与开挖区的洞顶连接，然后对锚杆进行初期喷锚作业；
步骤四：待初期喷锚结束，喷灌的混凝土凝固后，沿隧道掘进方向，准备开挖第一段开挖区相邻的一侧的下一段开挖区，根据开挖进尺，拆除需开挖处的临时支撑装置；
步骤五：在新开挖区域顶部架设弧形供片，该弧形供片一端与相邻开挖区已经安装好的对应弧形供片端部相连接，另一端经临时支撑装置连接待开岩层侧壁或地面；随后，通过锚杆将弧形供片与洞顶连接，然后对锚杆进行初期喷锚作业；
步骤六：初期喷锚结束，喷灌的混凝土凝固后，沿隧道掘进方向，准备开挖第一段开挖区相邻的另一侧的下一段开挖区或与该开挖区相邻的还未开挖的另一段开挖区；根据开挖进尺，拆除需开挖处的临时支撑装置；
步骤七：重复步骤五、六直至N段开挖区均完成开挖后，N段开挖区内各个相对应配合的弧形供片连接形成一个拱架单元的搭建成环，在该部位实现对开挖区域的初期支护。
在步骤二中，若第一段开挖为隧道端部，则弧形供片上端经临时支撑装置连接待开岩层侧壁，下端与地面连接固定；若第一段开挖非隧道端部，则弧形供片两端分别通过临时支撑装置连接两侧的待开岩层侧壁；
进一步的，所述临时支撑装置包括螺套、对称设置的两个连接单元，所述连接单元包括依次连接的端板、螺杆，两个连接单元的螺杆旋向相反或者螺套内部两端的内螺纹旋向相反，螺杆外端经调节螺栓与端板铰接，螺栓内端伸入螺套内并与之螺纹配合。
进一步的，所述螺套中部设置有扳手插孔。
进一步的，所述端板周侧开设有若干连接孔，以与岩层侧壁或弧形供片端部连接固定。
进一步的，所述端板外侧面设有橡胶层，连接孔贯穿橡胶层。
进一步的，所述调节螺栓通过螺母将端板、螺杆锁固。
进一步的，所述螺套外罩设有保护套筒，所述保护套筒与螺杆同轴心，保护套筒两端分别与两侧的螺杆外端周侧相连接。
进一步的，所述保护套筒包括两个套筒单元，两个套筒单元分别套设在两个螺杆外，套筒单元内径大于螺套外径，套筒单元外端设置有端板，端板中部开设有用以连接螺杆的安装孔，螺杆外端周侧开设有环槽，安装孔周侧壁插入滑槽内。
进一步的，两个套筒单元尺寸相同，套筒单元的长度不大于螺套长度的一半。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：采用临时支撑安装固定弧形供片安全性高，可操作性强，缩短了初期支护施工工期，降低工程材料的投入成本，拆装方便，不占用下方作业空间，便于下一道工序施工，降低了爆破和机械作业带来的结构性破坏风险，适用于围岩较为稳定的大跨度隧道掘进的临时支撑。
附图说明
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
图1是临时支撑装置的实施结构示意图。
图2是采用本临时支撑装置架设拱架的隧道开挖面示意图。
图3是采用本临时支撑装置架设拱架的隧掘进方向俯视图。
图中：1-临时支撑装置；101-螺套；102-螺杆；103-端板；104-调节螺栓；105-扳手插孔；106-保护套筒；107-让位槽口；2-弧形供片；3-锚杆；4-岩层侧壁；5-第一开挖前区；6-第二开挖前区；7-第三开挖前区；8-拱架单元；9-连接钢筋；10-未开挖区域。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1-3所示，一种大跨度隧道分段掘进的初期支护施工方法，包括以下步骤：
步骤一；根据实际工况，沿隧道宽度方向划分N段开挖区，N不小于2；
步骤二：根据开挖进尺，沿隧道掘进方向，开挖第一段开挖区；
步骤三：在第一段开挖区顶部沿沿隧道掘进方向讲个布设安装弧形供片2，在弧形供片端部安装临时支撑装置1，并将临时支撑装置与待开岩层侧壁4相连接，相邻弧形供片通过连接钢筋9相连接，随后，通过锚杆3将弧形供片与开挖区的洞顶连接，然后对锚杆进行初期喷锚作业；
步骤四：待初期喷锚结束，喷灌的混凝土凝固后，沿隧道掘进方向，准备开挖第一段开挖区相邻的一侧的下一段开挖区，根据开挖进尺，拆除需开挖处的临时支撑装置；
步骤五：在新开挖区域顶部架设弧形供片，该弧形供片一端与相邻开挖区已经安装好的对应弧形供片端部相连接，另一端经临时支撑装置连接待开岩层侧壁或地面；随后，通过锚杆将弧形供片与洞顶连接，然后对锚杆进行初期喷锚作业；
步骤六：初期喷锚结束，喷灌的混凝土凝固后，沿隧道掘进方向，准备开挖第一段开挖区相邻的另一侧的下一段开挖区或与该开挖区相邻的还未开挖的另一段开挖区；根据开挖进尺，拆除需开挖处的临时支撑装置；
步骤七：重复步骤五、六直至N段开挖区均完成开挖后，N段开挖区内各个相对应配合的弧形供片连接形成一个拱架单元8的搭建成环，在该部位实现对开挖区域的初期支护。
在步骤二中，若第一段开挖为隧道端部，则弧形供片上端经临时支撑装置连接待开岩层侧壁，下端与地面连接固定；若第一段开挖非隧道端部，则弧形供片两端分别通过临时支撑装置连接两侧的待开岩层侧壁；
在本实施例中，所述临时支撑装置包括螺套101、对称设置的两个连接单元，所述连接单元包括依次连接的端板103、螺杆102，两个连接单元的螺杆旋向相反或者螺套内部两端的内螺纹旋向相反，螺杆外端经调节螺栓104与端板铰接，螺栓内端伸入螺套内并与之螺纹配合，所述螺套外罩设有保护套筒106，保护套筒用以在爆破时对临时支撑装置进行防护，避免临时支撑装置受爆破影响损坏，从而降低支撑装置的损坏率，提高时支撑装置的重复利用率；所述端板周侧开设有若干连接孔，以与岩层侧壁4或弧形供片2端部连接固定。
在本实施例中，所述螺套中部设置有扳手插孔105，保护套筒上设置有对扳手插孔进行让位的孔部。
在本实施例中，所述端板外侧面设有橡胶层，连接孔贯穿橡胶层。
在本实施例中，所述调节螺栓通过螺母将端板、螺杆锁固。
在本实施例中，所述螺套外罩设有保护套筒，所述保护套筒与螺杆同轴心，保护套筒两端分别与两侧的螺杆外端周侧相连接。
在本实施例中，所述保护套筒包括两个套筒单元，两个套筒单元分别套设在两个螺杆外，套筒单元内径大于螺套外径，套筒单元外端设置有端板，端板中部开设有用以连接螺杆的安装孔，螺杆外端周侧开设有环槽，安装孔周侧壁插入滑槽内。
在本实施例中，两个套筒单元尺寸相同，套筒单元的长度不大于螺套长度的一半。
在本实施例中，所述保护套筒采用具有柔性的材质，如橡胶，用于保护螺杆及其罩设的螺套，防止爆破作业产生的飞石砸坏丝杆和螺套；同时，在喷锚作业过程中产生的水泥及灰尘也会被保护套筒阻挡在外。
以沿隧道宽度方向分为三区分步开挖为例：在第一挖掘区5内将本临时支撑装置一端通过螺栓与弧形供片端部连接，然后，将本临时支撑装置另一端于待开岩层侧壁相连接，从而将弧形供片固定，随后，通过锚杆3将弧形供片与洞顶连接，然后对锚杆进行初期喷锚作业，从而完成该区域弧形供片的搭建；待初期喷锚结束后，喷灌的混凝土凝固，与第一挖掘区相邻的第二挖掘区6跟进行掘进，根据开挖进尺，拆除需开挖处的临时支撑装置；然后在新开挖区域顶部架设弧形供片，该弧形供片一端与第一挖掘区对应的弧形供片端部相连接，另一端经临时支撑装置连接待开岩层侧壁，随后，通过锚杆将弧形供片与洞顶连接，然后对锚杆进行初期喷锚作业，从而完成该区域弧形供片的搭建；待初期喷锚结束后，喷灌的混凝土凝固，与第二挖掘区相邻的第三挖掘区7跟进行掘进，根据开挖进尺，拆除需开挖处的临时支撑装置；然后在新开挖区域顶部架设弧形供片，该弧形供片一端与第二挖掘区对应的弧形供片端部相连接，另一端与隧道底面连接固定，随后，通过锚杆将该弧形供片与洞顶连接，然后对锚杆进行初期喷锚作业，从而完成一个拱架单元的搭建成环；接着，再次开挖第一挖掘区，然后进行新开挖部位的弧形供片搭建，如此循环往复，从而形成对开挖区域的初期支护。
本专利如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“ 纵向”、“ 横向”、“ 上”、“ 下”、“ 前”、“ 后”、“ 左”、“ 右”、“ 竖直”、“ 水平”、“ 顶”、“ 底”、“ 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，仅是为了便于描述本专利，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专利的限制。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种大跨度隧道分段掘进的初期支护施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一；根据实际工况，沿隧道宽度方向划分N段开挖区，N不小于2；
步骤二：根据开挖进尺，沿隧道掘进方向，开挖第一段开挖区；
步骤三：在第一段开挖区顶部沿沿隧道掘进方向讲个布设安装弧形供片，在弧形供片端部安装临时支撑装置，并将临时支撑装置与待开岩层侧壁相连接，相邻弧形供片通过连接钢筋相连接，随后，通过锚杆将弧形供片与开挖区的洞顶连接，然后对锚杆进行初期喷锚作业；
步骤四：待初期喷锚结束，喷灌的混凝土凝固后，沿隧道掘进方向，准备开挖第一段开挖区相邻的一侧的下一段开挖区，根据开挖进尺，拆除需开挖处的临时支撑装置；
步骤五：在新开挖区域顶部架设弧形供片，该弧形供片一端与相邻开挖区已经安装好的对应弧形供片端部相连接，另一端经临时支撑装置连接待开岩层侧壁或地面；随后，通过锚杆将弧形供片与洞顶连接，然后对锚杆进行初期喷锚作业；
步骤六：初期喷锚结束，喷灌的混凝土凝固后，沿隧道掘进方向，准备开挖第一段开挖区相邻的另一侧的下一段开挖区或与该开挖区相邻的还未开挖的另一段开挖区；根据开挖进尺，拆除需开挖处的临时支撑装置；
步骤七：重复步骤五、六直至N段开挖区均完成开挖后，N段开挖区内各个相对应配合的弧形供片连接形成一个拱架单元的搭建成环，在该部位实现对开挖区域的初期支护。
2.根据权利要求1所述的大跨度隧道分段掘进的初期支护施工方法，其特征在于：在步骤二中，若第一段开挖为隧道端部，则弧形供片上端经临时支撑装置连接待开岩层侧壁，下端与地面连接固定；若第一段开挖非隧道端部，则弧形供片两端分别通过临时支撑装置连接两侧的待开岩层侧壁。
3.根据权利要求1所述的大跨度隧道分段掘进的初期支护施工方法，其特征在于：所述临时支撑装置包括螺套、对称设置的两个连接单元，所述连接单元包括依次连接的端板、螺杆，两个连接单元的螺杆旋向相反或者螺套内部两端的内螺纹旋向相反，螺杆外端经调节螺栓与端板铰接，螺栓内端伸入螺套内并与之螺纹配合。
4.根据权利要求3所述的大跨度隧道分段掘进的初期支护施工方法，其特征在于：所述螺套中部设置有扳手插孔。
5.根据权利要求3所述的大跨度隧道分段掘进的初期支护施工方法，其特征在于：所述端板周侧开设有若干连接孔，以与岩层侧壁或弧形供片端部连接固定。
6.根据权利要求3所述的大跨度隧道分段掘进的初期支护施工方法，其特征在于：所述调节螺栓通过螺母将端板、螺杆锁固。
7.根据权利要求3所述的隧道拱架临时支撑装置，其特征在于：所述螺套外罩设有保护套筒，所述保护套筒与螺杆同轴心，保护套筒两端分别与两侧的螺杆外端周侧相连接。
8.根据权利要求7所述的隧道拱架临时支撑装置，其特征在于：所述保护套筒包括两个套筒单元，两个套筒单元分别套设在两个螺杆外，套筒单元内径大于螺套外径，套筒单元外端设置有端板，端板中部开设有用以连接螺杆的安装孔，螺杆外端周侧开设有环槽，安装孔周侧壁插入滑槽内。
9.根据权利要求8所述的隧道拱架临时支撑装置，其特征在于：两个套筒单元尺寸相同，套筒单元的长度不大于螺套长度的一半。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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