專利名稱：隧道內(nèi)已成初支軟弱圍巖地段擴(kuò)挖管棚工作室的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)隧道內(nèi)已成初支地段進(jìn)行擴(kuò)挖施工的方法，尤其是 一種在隧道內(nèi)已成初支的軟弱圍巖地l爻進(jìn)行擴(kuò)挖管棚工作室的方法，屬于 隧道施工方法纟支術(shù)4P或。
背景技術(shù)：
管棚施工方法是目前針對(duì)淺埋隧道開挖中常用的超前支護(hù)技術(shù)，由于 管棚施工設(shè)備占地大、需要較大的作業(yè)環(huán)境，因此管棚施工一般用于初開 挖時(shí)對(duì)隧道洞口段的軟弱圍巖進(jìn)行超前支護(hù)。而對(duì)于已成隧道內(nèi)軟弱圍巖 地段的管棚施工，通常是先根據(jù)前期勘探確定隧道內(nèi)所存在軟弱圍巖地段 的準(zhǔn)確位置后，按預(yù)先設(shè)計(jì)，在隧道掘進(jìn)開挖中，距離該軟弱圍巖地段之 前某處提前進(jìn)行擴(kuò)挖形成以足夠進(jìn)行管棚施工的空間(即管棚工作室)， 然后對(duì)該軟弱圍巖地段進(jìn)行管棚施工。
然而，在實(shí)際隧道開挖工程中，因前期勘纟果不準(zhǔn)或因地質(zhì)條件復(fù)雜變 化，常常會(huì)在已正常開挖并完成初期支護(hù)(以下簡稱初支)的長距離隧道
中突遇超出預(yù)料的惡劣(軟弱圍巖)地質(zhì)地段；此時(shí)往往已進(jìn)入軟弱圍巖 地質(zhì)地段一段距離并完成了初期支護(hù)，如直接在該已成初支的軟弱圍巖地 質(zhì)地段進(jìn)行擴(kuò)挖的風(fēng)險(xiǎn)和困難很大。因此，目前在隧道內(nèi)正常掘進(jìn)施工中 突遇軟弱圍巖地質(zhì)地段時(shí)，往往是在隧道的已成初支地^艮中尋找出一段盡 量靠近軟弱圍巖地質(zhì)地段的地質(zhì)較好初支地段，對(duì)該地質(zhì)較好初支地段進(jìn) 行擴(kuò)挖以形成管棚工作室，然后從該管棚工作室處向軟弱圍巖地質(zhì)地段進(jìn) 行管棚施工。這樣擴(kuò)挖的管棚工作室距離軟弱圍巖地質(zhì)地段的距離較長， 打設(shè)管棚的長度就很長，從而造成管棚施工復(fù)雜不便且成本過高，有時(shí)因 距離過長以至于無法進(jìn)4f管棚施工。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提出一種直接在隧道內(nèi)已成初支的軟弱圍 巖地段擴(kuò)挖以形成管棚工作室的方法，^t人而方^f更管棚施工并降^f氐管棚施工 成本。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是 一種隧道內(nèi)已成 初支軟弱圍巖地段擴(kuò)挖管棚工作室的方法，包括順序在隧道內(nèi)已完成初支 的軟弱圍巖地段選取至少十個(gè)初支一榀拱架間距的工作地段，對(duì)該工作地 段進(jìn)行加固，加固后進(jìn)行擴(kuò)挖并在擴(kuò)挖中進(jìn)行新支護(hù)的基本步驟；以及在 所述基本步驟中進(jìn)行監(jiān)控并設(shè)置安全裝置； 所述加固基本步驟含有
1)對(duì)所述工作地-艮沿隧道的拱形環(huán)面呈扇面間隔打入帶有溢漿孔的注漿 導(dǎo)管，所述注漿導(dǎo)管沿隧道拱形環(huán)面的橫向打設(shè)成排并沿隧道拱形環(huán)面的 縱向打設(shè)成列，每排注漿導(dǎo)管沿隧道換形環(huán)面的縱向按一定值距離和半定 值距離交替間隔，每列注漿導(dǎo)管沿隧道拱形環(huán)面的橫向按半定值距離彼此 間隔，相鄰兩排注漿導(dǎo)管彼此交叉；2)向所述注漿導(dǎo)管內(nèi)注漿； 所述擴(kuò)挖和擴(kuò)挖中進(jìn)行新支護(hù)基本步驟含有
3)對(duì)完成加固的所述工作地段，先沿隧道掘進(jìn)方向按初支一榀拱架間距 間隔去除所述工作地段的初支，然后從去除初支后所述工作地段的間隔地 段的拱形環(huán)面擴(kuò)挖至設(shè)計(jì)要求的新拱形環(huán)面；4)割除擴(kuò)挖后露出新拱形 環(huán)面的注漿導(dǎo)管；5)在所述新拱形環(huán)面處進(jìn)行新支護(hù)；6)重復(fù)上述第3) 至第5)步驟，完成所述工作地段余下間隔地段的去除初支、擴(kuò)挖、割除 注漿導(dǎo)管及進(jìn)行新支護(hù)。
本發(fā)明人經(jīng)長期工程實(shí)踐，總結(jié)出本發(fā)明的方法，按照本發(fā)明的方法 可直接在隧道內(nèi)已成初支的軟弱圍巖地^:擴(kuò)挖管棚工作室，為后續(xù)管棚施 工創(chuàng)造條件，從而利于管棚施工并降低管棚施工成本。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的作進(jìn)一步說明。
圖l是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中選取的工作地段的縱向斷面圖。
圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中進(jìn)行加固步驟時(shí)工作地段的橫向斷面圖。
圖3是圖2中沿A-A向斷面展開圖。 圖4是圖3的仰—見圖。
圖5是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中進(jìn)行間隔擴(kuò)挖和新支護(hù)步驟時(shí)工作地段 拱頂部分的縱向斷面展開圖。
圖7是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中完成所有步驟時(shí)形成管棚工作室的隧道 內(nèi)縱向斷面圖。
圖8是圖7中B-B向視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
以某地的地鐵線路TA08標(biāo)段為例。該 TA08標(biāo)段是淺埋暗挖區(qū)間隧道，地處城市的中心地H地表埋深僅9 ~ 15m， 屬長江I級(jí)階地地貌單元，地質(zhì)條件變化復(fù)雜。前期由于地質(zhì)勘察未能準(zhǔn) 確地反映隧道所處地層的地質(zhì)狀況，在進(jìn)行隧道開挖掘進(jìn)施工過程中突然 發(fā)現(xiàn)了部分軟弱圍巖地質(zhì)，采用傳統(tǒng)的超前小導(dǎo)管等支護(hù)方法很難保證開 挖施工掌子面的安全，因此需增設(shè)管棚，施工管棚前則先要在已成初支地 段施工管棚工作室。但是此時(shí)隧道施工已進(jìn)入地層軟弱圍巖地段，采用正 常擴(kuò)大斷面開挖形成管棚工作室隨著地質(zhì)條件逐步變差，安全風(fēng)險(xiǎn)將進(jìn)一 步加大；向后倒退到地質(zhì)條件較好地段擴(kuò)挖管棚工作室必然會(huì)增加管棚施 工的長度。發(fā)明人結(jié)合多年對(duì)軟弱圍巖施工的研究經(jīng)驗(yàn)，制定了直接在已 完成初支的軟弱圍巖地段現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行擴(kuò)挖管棚工作室的施工方案(即隧道內(nèi) 已成初支軟弱圍巖地段擴(kuò)挖管棚工作室的方法)。
該施工方案如圖l所示，包括順序在隧道l內(nèi)已完成初支的軟弱圍巖
地段選取7. 5m長(等于十個(gè)初支一榀拱架5的間距， 一個(gè)初支一榀拱架5 的間距是75cm)的工作地段2，對(duì)該工作地段2進(jìn)行加固，加固后進(jìn)行擴(kuò) 挖和擴(kuò)挖中進(jìn)行新支護(hù)的基本步驟；以及在上述基本步驟中進(jìn)行監(jiān)控并設(shè) 置安全裝置。
上述施工方案的加固基本步驟含有
1) 如圖2所示，對(duì)選取的7. 5m長工作地段2,沿隧道1的拱形環(huán)面3呈 240°扇面間隔打入直徑32mm壁厚3. 25mm并帶有溢漿孔的注漿導(dǎo)管4。如 圖3、圖4所示，注漿導(dǎo)管4沿隧道1拱形環(huán)面3的橫向打設(shè)成排并沿隧 道1拱形環(huán)面3的縱向打設(shè)成列，每排注漿導(dǎo)管4沿隧道1拱形環(huán)面3的 縱向按5 0Omm距離和2 5 Omm距離交替間隔，每列注漿導(dǎo)管4沿隧道1拱形 環(huán)面3的橫向按250腿距離彼此間隔，每排注漿導(dǎo)管4與隧道1的橫截面 成15°夾角，相鄰兩排注漿導(dǎo)管4彼此交叉。從圖4中可看出，相鄰兩排 兩列的注漿導(dǎo)管4布置呈近似梅花形。注漿導(dǎo)管4上的溢漿孔彼此間隔 200mm并布置呈梅花形，溢漿孔的孔徑是6 ~ 8min。
2) 向注漿導(dǎo)管4內(nèi)注漿，注漿的漿液選用1: 1水泥-水玻璃雙液漿，注 漿壓力為0. 5 ~ 1. 2MPa,通過對(duì)注漿壓力和注漿量的測(cè)量來控制停止注漿； 注漿結(jié)束后對(duì)注漿導(dǎo)管4行開孔檢查以確認(rèn)注漿效果。
上述施工方案的擴(kuò)挖和擴(kuò)挖中支護(hù)基本步驟含有
3) 人工風(fēng)鎬配合采用分上下斷面分段間隔跳挖法，對(duì)完成注漿加固的工 作地段2進(jìn)行擴(kuò)挖和擴(kuò)挖中支護(hù)的施工。如圖5所示，先沿隧道l掘進(jìn)方 向按初支一榀拱架間距(75cm)間隔去除工作地段2上五個(gè)75cm地段的 初支，即順序間隔鑿除五個(gè)75cm地段拱形環(huán)面3上的混凝土 4并拆除五 個(gè)初支一榀拱架5 (拱架5是格柵鋼架)；然后對(duì)去除初支的五個(gè)間隔的 75cm地段從拱形環(huán)面3進(jìn)行擴(kuò)挖， 一直擴(kuò)挖至設(shè)計(jì)要求的五個(gè)間隔的新拱 形環(huán)面6。
4 )割除擴(kuò)挖后五個(gè)75cm間隔地段露出五個(gè)間隔的新拱形環(huán)面6的注漿導(dǎo)
管4。
5)如圖5所示，在五個(gè)間隔的新拱形環(huán)面6處進(jìn)行新支護(hù)，即架設(shè)兩個(gè) 新一榀拱架7 (新一榀拱架7的間距是37. 5cm，即新一榀拱架間距是初支 一榀拱架5間距的一半)，并將該兩個(gè)新一榀拱架7與割除后的注漿導(dǎo)管4 露出新拱形環(huán)面6的一端焊接。
6 )如圖6所示，重復(fù)上述第3 )至第5 )過程，完成工作地段2余下的另 五個(gè)75cm間隔地段的去除初支、擴(kuò)挖、割除注漿導(dǎo)管4及進(jìn)行新支護(hù)，。
完成上述所有步驟后，在已成初支軟弱圍巖地段的隧道l內(nèi)即形成管 棚工作室9,其結(jié)構(gòu)如圖7、圖8所示，管棚機(jī)10可在管棚工作室9內(nèi)從 掌子面11處向尚未開挖的軟弱圍巖地段打設(shè)管棚管12,從而實(shí)現(xiàn)直接在 已完成初支的軟弱圍巖地段現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行管棚施工。
上述施工方案的監(jiān)控含有在上述加固和擴(kuò)挖步驟中按排人員監(jiān)測(cè)地 面沉降、管線沉降、掌子面ll土體、掌子面ll后方30m范圍內(nèi)的拱頂下 沉、洞內(nèi)滲水圍巖收斂值的變化；當(dāng)沉降累計(jì)、沉降速率報(bào)警時(shí)停止開挖 并封閉已開挖面。
上述施工方案的設(shè)置安全裝置含有在上述加固步驟之前，在掌子面 11前方20m處設(shè)置地下水位觀測(cè)孑U按照10m每斷面設(shè)置洞內(nèi)拱頂下沉測(cè) 量點(diǎn)并同洞外測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)，在掌子面30m影響范圍內(nèi)布設(shè)3個(gè)斷面圍巖收 斂值監(jiān)測(cè)儀。
顯然，本發(fā)明的不局限于上述具體實(shí)施方式
所述的具體施工方案，比 如在上述本發(fā)明具體實(shí)施方式
中1)工作地段2也可以選取其他長度數(shù) 值；2)每排注漿導(dǎo)管4的縱向交替間隔距離和每列注漿導(dǎo)管4的間隔距 離也可以選取其他距離數(shù)值，只要滿足每排注漿導(dǎo)管4的縱向按一定值距 離和半定值距離交替間隔、每列注漿導(dǎo)管按半定值距離彼此間隔即可；3) 每排注漿導(dǎo)管4與隧道1的橫截面所成夾角也可是其他角度數(shù)值；4)扇 面角度也可是180。 、 210°或其他角度數(shù)值；5)注漿導(dǎo)管4上的溢漿孔彼此間隔距離也可是其他數(shù)值；6)新支護(hù)也可是架設(shè)一個(gè)或多個(gè)新一榀 拱架，新一榀換架也可以不與割除后的注漿導(dǎo)管一端焊接；等等。經(jīng)發(fā)明 人實(shí)際測(cè)算1)工作地段2的長度至少應(yīng)選取6.8m,即初支一榀拱架間 距至少是68cm; 2)上述定值距離的范圍是500-1000mm; 3)上述夾角的范 圍是5-30度；4)扇面夾角的范圍是180-250度；5)溢漿孔彼此間隔距 離的范圍是100-300mm。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案均為 本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種隧道內(nèi)已成初支軟弱圍巖地段擴(kuò)挖管棚工作室的方法，包括順序在隧道內(nèi)已完成初支的軟弱圍巖地段選取至少十個(gè)初支一榀拱架間距的工作地段，對(duì)該工作地段進(jìn)行加固，加固后進(jìn)行擴(kuò)挖并在擴(kuò)挖中進(jìn)行新支護(hù)的基本步驟；以及在所述基本步驟中進(jìn)行監(jiān)控并設(shè)置安全裝置；其特征在于:所述加固基本步驟含有:1)對(duì)所述工作地段沿隧道的拱形環(huán)面呈扇面間隔打入帶有溢漿孔的注漿導(dǎo)管，所述注漿導(dǎo)管沿隧道拱形環(huán)面的橫向打設(shè)成排并沿隧道拱形環(huán)面的縱向打設(shè)成列，每排注漿導(dǎo)管沿隧道拱形環(huán)面的縱向按一定值距離和半定值距離交替間隔，每列注漿導(dǎo)管沿隧道拱形環(huán)面的橫向按半定值距離彼此間隔，每排注漿導(dǎo)管與隧道的橫截面成一夾角，相鄰兩排注漿導(dǎo)管彼此交叉；2)向所述注漿導(dǎo)管內(nèi)注漿；所述擴(kuò)挖和擴(kuò)挖中進(jìn)行新支護(hù)基本步驟含有:3)對(duì)完成加固的所述工作地段，先沿隧道掘進(jìn)方向按初支一榀拱架間距間隔去除所述工作地段的初支，然后從去除初支后所述工作地段的間隔地段的拱形環(huán)面擴(kuò)挖至設(shè)計(jì)要求的新拱形環(huán)面；4)割除擴(kuò)挖后露出新拱形環(huán)面的注漿導(dǎo)管；5)在所述新拱形環(huán)面處進(jìn)行新支護(hù)；6)重復(fù)上述第3)至第5)步驟，完成所述工作地段余下間隔地段的去除初支、擴(kuò)挖、割除注漿導(dǎo)管及進(jìn)行新支護(hù)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述隧道內(nèi)已成初支軟弱圍巖地段擴(kuò)挖管棚工作 室的方法，其特征在于所述新支護(hù)是架設(shè)兩個(gè)新一榀拱架，并將該兩個(gè) 新一榀拱架與割除后的注漿導(dǎo)管露出新拱形環(huán)面的 一端焊接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求3所述隧道內(nèi)已成初支軟弱圍巖地段擴(kuò)挖管棚工作 室的方法，其特征在于所述新一榀拱架間距是初支一榀拱架間距的一半。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所迷隧道內(nèi)已成初支軟弱圍巖地段擴(kuò)挖管棚工作 室的方法，其特征在于所迷初支一榀拱架間距至少是68cm，所述定值距 離是500-1000隨，所述夾角是5-30度，所述扇面角度是180-250度；所 述溢漿孔彼此間隔距離是100-300mm并布置呈梅花形，其孔徑是6 ~ 8mm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述隧道內(nèi)已成初支軟弱圍巖地段擴(kuò)挖管棚工作 室的方法，其特征在于所述初支一榀拱架間距是75cm,所述定值距離是 500mm,所述夾角是15度，所述扇面角度是240度，所述溢漿孔彼此間隔 距離是200mm。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述隧道內(nèi)已成初支軟弱圍巖地段擴(kuò)挖管棚工作 室的方法，其特征在于相鄰兩排兩列的注漿導(dǎo)管布置呈近似梅花形。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l-6之任一所述隧道內(nèi)已成初支軟弱圍巖地段擴(kuò)挖 管棚工作室的方法，其特征在于所述監(jiān)控含有在所述加固和擴(kuò)挖步驟中 按排人員監(jiān)測(cè)地面沉降、管線沉降、掌子面土體、掌子面后方30m范圍內(nèi) 的拱頂下沉、洞內(nèi)滲水圍巖收斂值的變化，當(dāng)沉降累計(jì)、沉降速率報(bào)警時(shí) 停止開挖并封閉已開挖面；所述設(shè)置安全裝置含有在所述加固步驟之前， 在掌子面前方20m處設(shè)置地下水位觀測(cè)孔，按照10m每斷面設(shè)置洞內(nèi)拱頂 下沉測(cè)量點(diǎn)并同洞外測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)，在掌子面30m范圍內(nèi)布設(shè)3個(gè)斷面圍巖 收斂值監(jiān)測(cè)儀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種隧道內(nèi)已成初支軟弱圍巖地段擴(kuò)挖管棚工作室的方法，屬于隧道施工方法技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括選取工作地段，對(duì)該工作地段進(jìn)行加固，加固后進(jìn)行擴(kuò)挖并在擴(kuò)挖中進(jìn)行新支護(hù)的基本步驟；以及在基本步驟中進(jìn)行監(jiān)控并設(shè)置安全裝置；加固基本步驟含有沿隧道拱形環(huán)面打入注漿導(dǎo)管并向注漿導(dǎo)管內(nèi)注漿；擴(kuò)挖和新支護(hù)基本步驟含有間隔去除工作地段的初支，然后從拱形環(huán)面擴(kuò)挖至新拱形環(huán)面，割除擴(kuò)挖后露出的注漿導(dǎo)管，在新拱形環(huán)面處進(jìn)行新支護(hù)，重復(fù)上述步驟，完成余下工作地段的去除初支、擴(kuò)挖、割除注漿導(dǎo)管及進(jìn)行新支護(hù)。該方法可直接在隧道內(nèi)已成初支的軟弱圍巖地段擴(kuò)挖管棚工作室，從而利于管棚施工并降低管棚施工成本。
文檔編號(hào)E21D20/00GK101387202SQ20081015527
公開日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2008年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月29日
發(fā)明者劉建國, 波 李, 李為強(qiáng), 恕 湯, 費(fèi)富華 申請(qǐng)人:中鐵四局集團(tuán)有限公司;中鐵四局集團(tuán)第二工程有限公司