一種利用穿管組合拱架對隧道掘進工作面塌方的處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于隧道工程施工領域，涉及一種利用穿管組合拱架對隧道塌方的處理方法，特別涉及一種利用穿管組合拱架對隧道掘進工作面塌方的處理方法。
【背景技術】
[0002]近年來，在隧道施工方面，塌方事故時有發(fā)生。目前，雖然處理塌方事故的方法很多，但仍然缺少安全有效的處理方法。在隧道塌方搶險救災領域的目前使用的技術是:對鄰近塌方區(qū)初期支護采用臨時套拱；塌穴坍塌面穩(wěn)定后，對坍塌面進行噴射混凝土封閉；在塌穴范圍內(nèi)用洞碴堆造作業(yè)平臺，平臺上堆碼砂袋，形成弧形實體胎膜；通過預留混凝土固結圈，再在混凝土固結圈上面灌注砂和粉煤灰拌合料，形成緩沖層；混凝土固結圈強度達到后，開挖施做洞身支護體系。該技術較好的解決了在處理隧道塌穴施工方法中存在的施工難度大、施工質量難以保證等問題，但在處理掘進工作面塌方時，該技術顯得周期過長、工序較多、成本較高、安全性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有處理隧道掘進工作面塌方施工裝備和施工方法中存在工序較多、成本較高、周期過長、風險過大等問題，提供了一種利用穿管組合拱架處理隧道掘進工作面塌方的方法。
[0004]本發(fā)明的目的可通過下列技術方案來實現(xiàn):
一種處理隧道掘進工作面塌方的穿管組合拱架，包括在隧道安全區(qū)逐個安設套環(huán)拱架，套環(huán)拱架外側焊接一定數(shù)量套環(huán)；鋼管依次穿過套環(huán)拱架的套環(huán)最終延伸至工作面；在塌方區(qū)的鋼管上安設分段支護拱架；所有相鄰拱架間均由橫拉桿連接；分段支護拱架上鋪設金屬網(wǎng)；同時在塌方最深的位置預留混凝土泵送管和排氣管。
[0005]上述的一種處理隧道掘進工作面塌方的穿管組合拱架，其特征在于，套環(huán)拱架采用工字鋼或槽鋼制成；套環(huán)拱架(含套環(huán))的外輪廓尺寸小于隧道的初支輪廓線的尺寸；套環(huán)拱架由一個上拱段和兩個下腳段組成，上拱段與下腳段間采用焊接或螺栓連接。
[0006]上述的一種處理隧道掘進工作面塌方的穿管組合拱架，其特征在于，分段支護拱架采用工字鋼或槽鋼制成；分段支護拱架的內(nèi)輪廓尺寸等于隧道初支輪廓線的尺寸；分段支護拱架由一個拱頂段和兩個拱腳段組成；拱頂段和拱腳段間采用焊接或螺栓連接。
[0007]上述的一種處理隧道掘進工作面塌方的套環(huán)組合拱架，其特征在于，相鄰金屬網(wǎng)采用焊接或鐵絲連接。
[0008]一種利用穿管組合拱架對隧道掘進工作面塌方的處理方法，其特征在于它包括以下步驟。
[0009]步驟一、在安全區(qū)搭設帶套環(huán)的套環(huán)拱架，相鄰套環(huán)拱架采用橫拉桿連接，在所述套環(huán)拱架的套環(huán)中穿入鋼管。
[0010]步驟二、在塌方區(qū)，將分段支護拱架的拱頂段抬起至高于隧道初支輪廓線，將鋼管向塌方區(qū)推進至鋼管支撐住拱頂段，安設分段支護拱架的拱腳段。
[0011]步驟三、在已安設的分段支護拱架靠近工作面一側，重復步驟二，在所述分段支護拱架靠近工作面一側再安設榀分段支護拱架，用橫拉桿連接已安設的兩榀分段支護拱架；在所述兩榀分段支護拱架上鋪設金屬網(wǎng)。
[0012]步驟四、重復步驟三，直至將分段支護拱架和金屬網(wǎng)依次安設至工作面；同時，在塌方最深的位置預留混凝土泵送管和排氣管。
[0013]步驟五、對金屬網(wǎng)和分段支護拱架噴射用于封閉金屬網(wǎng)和分段支護拱架的噴射混凝土。
[0014]步驟六、通過預留的混凝土泵送管向塌方處灌注混凝土，通過排氣管排出塌方處的氣體；混凝土灌注完成后，撤去混凝土泵送管和排氣管。
[0015]步驟七、待混凝土達到預定強度后，撤去所有鋼管、套環(huán)拱架及連接套環(huán)拱架的橫拉桿，保留分段支護拱架、金屬網(wǎng)及連接分段支護拱架的橫拉桿作為塌方區(qū)的初期支護。
[0016]上述的一種利用穿管組合拱架對隧道掘進工作面塌方的處理方法，其特征在于:所述步驟二中拱頂段與拱腳段之間采用焊接或螺栓連接。
[0017]上述的一種利用穿管組合拱架對隧道掘進工作面塌方的處理方法，其特征在于:所述步驟三至步驟四中用橫拉桿將相鄰的分段支護拱架連接。
[0018]上述的一種利用穿管組合拱架對隧道掘進工作面塌方的處理方法，其特征在于:所述步驟三至步驟四中金屬網(wǎng)與分段支護拱架采用鐵絲連接或焊接。
[0019]上述的一種利用穿管組合拱架對隧道掘進工作面塌方的處理方法，其特征在于:所述步驟四中通過焊接或鐵絲連接把混凝土泵送管和排氣管固定在金屬網(wǎng)或分段支護拱架上。
[0020]上述的一種利用穿管組合拱架對隧道掘進工作面塌方的處理方法，其特征在于:所述步驟四中用金屬網(wǎng)封閉分段支護拱架與工作面的空隙。
[0021]上述的一種利用穿管組合拱架對隧道掘進工作面塌方的處理方法，其特征在于:所述步驟五中噴射混凝土的厚度為40mm~100mm之間。
[0022]本發(fā)明的優(yōu)點和技術效果是:
(1)本發(fā)明采用的套管組合拱架制作簡單，現(xiàn)場操作容易，前期準備工作量少，可迅速投入到隧道掘進工作面塌方的搶險救災中；
(2)本發(fā)明實施過程中，搶險救災人員可在鋼管及分段支護拱架的保護下進行搶險工作，提供了搶險救災工作的安全性；
(3)本發(fā)明實施階段耗時少，大大縮短了處理隧道掘進工作面塌方的周期；
(4)搶險救災完成后，分段支護拱架無需拆除，可直接作為隧道的初期支護使用，減少了工序，節(jié)約了時間和成本。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的套環(huán)拱架示意圖；
圖2是本發(fā)明穿管組合拱架對隧道掘進工作面塌方處理的實施過程示意圖一；
圖3是本發(fā)明穿管組合拱架對隧道掘進工作面塌方處理的實施過程示意圖二；
圖4是本發(fā)明穿管組合拱架對隧道掘進工作面塌方處理的實施過程示意圖三； 圖5是本發(fā)明穿管組合拱架對隧道掘進工作面塌方處理的實施過程示意圖四；
圖6是本發(fā)明穿管組合拱架對隧道掘進工作面塌方處理的實施過程示意圖五；
圖7是本發(fā)明穿管組合拱架對隧道掘進工作面塌方處理的實施過程示意圖六；
圖8是本發(fā)明穿管組合拱架對隧道掘進工作面塌方處理的實施過程示意圖七；
圖9是本發(fā)明穿管組合拱架對隧道掘進工作面塌方處理的實施過程示意圖八；
圖10是本發(fā)明穿管組合拱架對隧道掘進工作面塌方處理的實施過程示意圖九；
圖11是本發(fā)明穿管組合拱架對隧道掘進工作面塌方處理的實施過程示意圖十；
圖12是本發(fā)明穿管組合拱架對隧道掘進工作面塌方處理的實施過程示意圖十一；
圖13是本發(fā)明穿管組合拱架對隧道掘進工作面塌方處理的實施過程示意圖十二 ；
圖14是本發(fā)明穿管組合拱架對隧道掘進工作面塌方處理的實施過程示意圖十三；
圖15是本發(fā)明穿管組合拱架對隧道掘進工作面塌方處理的實施過程示意圖十四； 圖中，1、安全區(qū)；2、套環(huán)拱架；2-a、上拱段；2-b、下腳段；3、套環(huán)；4、鋼管；5、工作面；
6、塌方區(qū)；7、分段支護拱架；7-a、拱頂段；7-b、拱腳段；8、橫拉桿；9、金屬網(wǎng)；10、混凝土泵送管；11、排氣管；12、初支輪廓線；13、格柵拱架；14、噴射混凝土 ；15、混凝土 ；16、套環(huán)拱架連接處；17、分段支護拱架連接處。
具體實施例
[0024]以下是本發(fā)明的一個具體實施例，并結合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步的描述。
[0025]首先對本發(fā)明中涉及的概念解釋如下。
[0026]安全區(qū)1:隧道初支輪廓線完整且緊鄰塌方區(qū)的區(qū)域。
[0027]塌方區(qū)6:隧道開挖時，因土壓等作用和地層出現(xiàn)臨空面后的應力調整，在軟弱圍巖內(nèi)產(chǎn)生裂縫或破壞，或因圍巖內(nèi)已有的層理和節(jié)理等松弛、剝離，巖石和泥沙等發(fā)生大量坍落后的區(qū)域。
[0028]橫拉桿8:同專利號201520037229.2專利名“一種可調式橫向支架拉桿”所述的拉桿裝置。作用是使相鄰支架間距保持不變的連接裝置。
[0029]上拱段2-a及下腳段2-b:為方便套環(huán)拱架進入隧道，將套環(huán)拱架2分為一個上拱段2-a和兩個下腳段2-b，其中上拱段2-a約為套環(huán)拱架2整個弧長的1/3~1/2，下腳段2_b約為套環(huán)拱架2整個弧長的1/4~1/3。采用焊接或螺栓連接上拱段2-a與下腳段2_b即套環(huán)拱架連接處16。
[0030]拱頂段7-a及拱腳段7-b:為方便搭設分段支護拱架7，每個分段支護拱架7分為一個拱頂段7-a和兩個拱腳段7-b，其中拱頂段7-a約為分段支護拱架7整個弧長的1/3-1/2,拱腳段7-b約為分段支護拱架7整個弧長的1/4~1/3。拱頂段7_a和拱腳段7_b間即分段支護拱架連接處17采用焊接或螺栓連接。
[0031]初支輪廓線12:隧道完成初期支護后隧道內(nèi)部形成的輪廓線。
[0032]格柵拱架13:隧道初期支護所采用的一種支護拱架。
[0033]實施例1
本發(fā)明所述利用穿管組合拱架對隧道掘進工作面塌方的處理方法，包括以下步驟。
[0034]步驟一、在安全區(qū)I搭設帶套環(huán)3的套環(huán)拱架2 二到八榀，相鄰套環(huán)拱架2采用橫拉桿8連接；鋼管4依次穿入套環(huán)拱架2上的套環(huán)3，并超出最靠近工作面的套環(huán)拱架2。
[0035]步驟二、在距離套環(huán)拱架2約200mm~500mm