本發(fā)明涉及一種隧道掌子面圍巖施工方法和掌子面注漿導(dǎo)管。

背景技術(shù)：

在Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖斷層破碎帶或軟弱淺埋地段的隧道施工中，為防止圍巖坍塌，需要對(duì)破碎巖體預(yù)先注漿加固后再進(jìn)行洞身的開挖。常規(guī)采用金屬導(dǎo)管注漿的加固方式，小導(dǎo)管采用Φ50mm，鋼花管壓注1:1水泥漿液。

對(duì)于隧道拱部圍巖，注漿加固方法有較好的穩(wěn)固作用。然而密密麻麻的金屬導(dǎo)管阻礙了機(jī)械對(duì)掌子面的開挖，必須經(jīng)掏槽、人工切割導(dǎo)管后才能進(jìn)行機(jī)械開挖，在實(shí)際隧道工程中，由于存在瓦斯等爆燃?xì)怏w，不允許乙炔焰等明火切割和產(chǎn)生火花的砂輪切割機(jī)切割，同時(shí)金屬導(dǎo)管通常長(zhǎng)3～5米，每次開挖長(zhǎng)度在0.6m～1m，即一根金屬導(dǎo)管需要4次以上的切割，一般掌子面通常有幾百根金屬導(dǎo)管，從而嚴(yán)重影響工程進(jìn)度，同時(shí)挖掘成本提高，上述掌子面圍巖注漿加固方法在很多工程中無(wú)法得到切實(shí)引用，給安全生產(chǎn)帶來(lái)較大隱患。

在實(shí)施本發(fā)明的過(guò)程中，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：金屬導(dǎo)管的注漿壓力在0.5～1MPa，同時(shí)掌子面正前方圍巖，經(jīng)注漿達(dá)到自穩(wěn)即可，無(wú)需達(dá)到拱部圍巖的高穩(wěn)固效果，金屬導(dǎo)管對(duì)于掌子面前方圍巖注漿加固并不是必須的。

因此，有必要提供一種隧道掌子面圍巖施工方法，以對(duì)現(xiàn)有加固方法的不足加以改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題，本發(fā)明的目的之一在于提供一種隧道掌子面圍巖施工方法，以降低加固成本，并提高隧道掘進(jìn)速度。

本發(fā)明的目的還在于提供一種掌子面注漿導(dǎo)管，以便于掌子面直接挖掘，無(wú)需切割導(dǎo)管。

為此，本發(fā)明一方面提供了一種掌子面注漿導(dǎo)管，用于掌子面圍巖注漿加固中，包括塑料管體和注漿閥，所述塑料管體的頂端設(shè)有堵頭，所述塑料管體的尾端設(shè)有用于與注漿閥連接的連接結(jié)構(gòu)，所述塑料管體的管身上分布有注漿孔，所述塑料管體的承壓在2MPa以上。

進(jìn)一步地，上述掌子面注漿導(dǎo)管還包括排氣管，其中，所述排氣管的一端與塑料管體的頂端連通，另一端向所述塑料管體的尾端延伸。

進(jìn)一步地，上述塑料管體為PVC管。

進(jìn)一步地，上述PVC管的管徑為50～70mm，壁厚為4～6mm，所述PVC管上的注漿孔直徑10～15mm，沿PVC管體的長(zhǎng)度方向所述注漿孔的間距為16～25mm，所述PVC管的長(zhǎng)度為3～5m。

進(jìn)一步地，上述堵頭為混凝土堵頭。

進(jìn)一步地，上述連接結(jié)構(gòu)為連接螺紋。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種隧道掌子面圍巖施工方法，包括以下步驟：插管步驟：將塑料管體插入掌子面圍巖中，其中，所述塑料管體為根據(jù)上面所描述的掌子面注漿導(dǎo)管的塑料管體；裝閥步驟：在所述塑料管體的尾端安裝注漿閥，并用膠泥封堵所述注漿導(dǎo)管的管頭處空隙；注漿步驟：對(duì)掌子面圍巖注漿，完成后關(guān)閉注漿閥；以及挖掘步驟：當(dāng)掌子面圍巖達(dá)到自穩(wěn)后，直接進(jìn)行洞身開挖。

進(jìn)一步地，上述隧道掌子面圍巖施工方法，其特征在于，還包括在挖掘步驟之前的拆閥步驟：利用錘擊方式使所述注漿閥從塑料管體上脫落。

進(jìn)一步地，上述插管步驟包括：垂直于掌子面機(jī)械打孔，孔徑大于塑料管體直徑5～8mm，并對(duì)所述孔進(jìn)行清理，對(duì)所述孔清理后插入塑料管體。

進(jìn)一步地，上述插管步驟包括：利用機(jī)械向掌子面圍巖壓入鋼套管，之后再拔出所述鋼套管，使塑料管體保持在掌子面圍巖中。

進(jìn)一步地，上述鋼套管上設(shè)有沿其長(zhǎng)度方向延伸的拔管避讓槽。

在本發(fā)明中，隧道掌子面松散圍巖加固，僅需達(dá)到自穩(wěn)即可，不需要達(dá)到拱部圍巖那樣的高穩(wěn)定性，采用塑料導(dǎo)管即可滿足要求，相對(duì)于金屬導(dǎo)管，不僅成本低廉，還利于隧道開挖，不需專門切割導(dǎo)管，進(jìn)而加快施工進(jìn)度。與現(xiàn)有技術(shù)的隧道掌子面圍巖注漿加固相比，本發(fā)明克服了隧道掌子面圍巖注漿加固方法的施工難題，兼顧了安全生產(chǎn)要求和工程進(jìn)度要求。

除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的隧道掌子面圍巖施工方法的施工現(xiàn)場(chǎng)的示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的隧道掌子面圍巖施工方法的施工流程示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的隧道掌子面圍巖施工方法的插管步驟的示意圖；以及

圖4是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的掌子面注漿導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

10、塑料管體； 30、注漿閥；

40、排氣管； 20、堵頭；

11、注漿孔； 50、鋼套管；

51、拔管避讓槽； 21、錐形頭部；

22、第一連接部； 23、第二連接部；

100、注漿導(dǎo)管； 110、掌子面前方圍巖；

120、拱部圍巖； 130、掌子面。

具體實(shí)施方式

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。

圖1至圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例。

隧道掌子面圍巖施工場(chǎng)景典型如下：

如圖1所示，已完工隧道采用二襯結(jié)構(gòu)鞏固，待掘進(jìn)的隧道前端的拱部圍巖120采用初期支護(hù)，隧道標(biāo)高20米，掌子面130采用采用階梯式結(jié)構(gòu)，在施工挖掘推進(jìn)中始終保持這種階梯式掌子面方式，圖1中示出了3個(gè)掌子面130，每個(gè)掌子面上布置若干根注漿導(dǎo)管100，用于對(duì)掌子面前方圍巖110注漿固化，同時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)的拱部圍巖也使用多根斜插式注漿導(dǎo)管100進(jìn)行注漿加固。

如圖2所示，隧道掌子面圍巖施工方法包括以下步驟：

插管步驟S11：將塑料管體插入掌子面圍巖中；

裝閥步驟S13：在所述塑料管體的尾端安裝注漿閥，并用膠泥封堵所述注漿導(dǎo)管的管頭處空隙；

注漿步驟S15：對(duì)掌子面圍巖注漿，完成后關(guān)閉注漿閥；以及

挖掘步驟S17：當(dāng)掌子面圍巖達(dá)到自穩(wěn)后，直接進(jìn)行洞身開挖。

根據(jù)本發(fā)明的施工方法，當(dāng)掌子面圍巖達(dá)到自穩(wěn)后，直接進(jìn)行挖掘即可，無(wú)需切割塑料管體和注漿閥，該注漿閥容易通過(guò)外力破壞而拆卸，進(jìn)而提高了工程進(jìn)度。

在一實(shí)施例中，若掌子面圍巖易于機(jī)械打孔，則插管步驟S11具體如下：

垂直于掌子面機(jī)械打孔，孔徑略大于塑料管體5～8mm；風(fēng)動(dòng)吹孔后，插入塑料管體(塑料管體+排氣管)。

在本實(shí)施例中，掌子面圍巖適合打孔，塑料管體易于伸入孔中。

在另一實(shí)施例中，圍巖過(guò)于松散時(shí)，則插管步驟S13具體如下：

利用機(jī)械向掌子面圍巖壓入鋼套管，之后再拔出所述鋼套管，使塑料管體保持在掌子面圍巖中。

在本實(shí)施例中，鋼套管的剛度強(qiáng)，適合機(jī)械壓入，在鋼套管壓入后，使塑料管體插入鋼套管中，再拔出鋼套管，使塑料管體保持在掌子面圍巖中即可。

在一實(shí)施例中，上述方法還包括在挖掘步驟之前的拆閥步驟：利用錘擊方式使所述注漿閥從塑料管體上脫落。

在一實(shí)施例中，如圖3所示，鋼套管50的前端設(shè)有混凝土堵頭20，鋼套管50的管壁上設(shè)有沿其長(zhǎng)度方向延伸的拔管避讓槽51。在本實(shí)施例中，在鋼套管壓入過(guò)程中，鋼套管內(nèi)沒有石渣，無(wú)需清渣.

塑料管體的安裝方法如下：

1、利用機(jī)械將帶有混凝土堵頭20的鋼套管壓入掌子面前方圍巖110中；

2、將塑料管體插入鋼套管內(nèi)，到頭后壓緊混凝土堵頭；以及

3、在塑料管體的尾端采用壓條經(jīng)過(guò)拔管避讓槽，抵住塑料管體，鋼套管直接拔出。

如此，該混凝土堵頭插在塑料管體的端部，作為注漿導(dǎo)管的堵頭。上述混凝土堵頭包括錐形頭部21和階梯狀連接部，該階梯狀連接部包括與鋼套管50配合的第一連接部22和與塑料管體10配合的第二連接部23，其中，第一連接部22與鋼套管50間隙配合，以方便分離，第二連接部23呈錐軸狀，以便于塑料管體緊配合，該塑料管體內(nèi)可預(yù)先抹膠、與第二連接部粘接，以增加連接強(qiáng)度。

如圖4所示，該掌子面注漿導(dǎo)管主要用于掌子面圍巖注漿加固中，當(dāng)然也可以應(yīng)用于拱部圍巖的注漿加固，該注漿導(dǎo)管包括塑料管體和注漿閥，所述塑料管體的頂端設(shè)有堵頭，所述塑料管體的尾端設(shè)有用于與注漿閥連接的連接結(jié)構(gòu)，所述塑料管體的管身上分布有注漿孔，所述塑料管體的承壓在2MPa以上。

根據(jù)本發(fā)明，使用正常承壓在2MPa以上的塑料管體作為注漿導(dǎo)管的主體，注漿閥可使用現(xiàn)有的注漿閥，堵頭可采用混凝土堵頭或塑料堵頭，無(wú)需拆卸，能夠直接開挖，進(jìn)而掃清了掌子面挖掘過(guò)程中的障礙。相對(duì)于金屬導(dǎo)管，不僅成本低廉，還利于隧道開挖，加快施工進(jìn)度。

在一實(shí)施例中，塑料管體采用PVC管材(聚氯乙烯管)，直徑5公分，壁厚6mm，前端帶有尖頭，末段設(shè)內(nèi)絲或者外絲，管身設(shè)有直徑10mm小孔，間距20公分；注漿閥與PVC管螺紋連接，排氣管，設(shè)在PVC管最前端，用于注漿時(shí)的空氣排出。在某工程的試用過(guò)程中，該注漿導(dǎo)管的使用效果較佳，不僅滿足承壓要求而且剛度較好，經(jīng)濟(jì)性好，同時(shí)在拱部圍巖也使用該注漿導(dǎo)管，未發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。

在一實(shí)施例中，塑料管體使用PPR管材(聚丙烯管)，與上述實(shí)施例的尺寸規(guī)格相同，耐壓能力更好。

在一實(shí)施例中，注漿閥采用現(xiàn)有的鋼質(zhì)注漿閥，在挖掘前利用利用錘擊方式使所述鋼質(zhì)注漿閥從塑料管體上脫落。在其他實(shí)施例中，通過(guò)切割塑料管體使鋼質(zhì)注漿閥從塑料管體上脫落。

在一實(shí)施例中，注漿閥采用塑料閥，例如塑料球閥，在另一實(shí)施例中，注漿閥采用單向閥代替。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。