公路軟巖隧道雙層拱架支護施工方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及隧道施工技術領域，尤其是一種公路軟巖隧道雙層拱架支護施工方 法。
【背景技術】
[0002] 隨著山區(qū)高速公路的快速發(fā)展，軟巖隧道越來越多地出現(xiàn)在公路建設中。軟巖隧 道的圍巖主要表現(xiàn)為裂隙及節(jié)理發(fā)育、產狀紊亂、褶皺明顯、巖體破碎且軟弱、強度低、穩(wěn)定 性極差，有些軟巖還伴有高地應力，具有流變特性，隧道在開挖后應力重新分布完成時間較 長，且應力分布不均勻。由于軟巖的上述特性，若隧道初期支護薄弱，會造成初支鋼拱架扭 曲變形、噴射混凝土開裂掉塊、初支侵限等問題，嚴重影響隧道的施工質量和安全，延誤施 工工期。
[0003] 針對軟巖隧道初期支護易發(fā)生病害的問題，傳統(tǒng)的解決方法是做好鋼花管注漿加 固圍巖，抑制圍巖松動圈變形，同時減小鋼拱架間距或提高鋼拱架型號、增加噴射混凝土厚 度。但按照上述方案施工后，部分圍巖極差的隧道仍然出現(xiàn)初襯裂縫、掉皮、鋼拱架扭曲變 形等現(xiàn)象。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，提出一種公路軟巖隧道雙層拱架支護施工方法，操 作簡便，能有效避免了公路軟巖隧道因初期支護不到位而造成的一系列病害問題。
[0005] 為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術方案：一種公路軟巖隧道雙層拱架 支護施工方法，包括以下步驟： ⑴、施工準備：包括分別制作內層鋼拱架和外層鋼拱架，兩層鋼拱架緊貼密實并焊接； ⑵、超前導管施作：依次包括鉆孔、送管、密封和注漿； ⑶、洞身開挖：采用三臺階七步開挖法或三臺階七步開挖法施工開挖； ⑷、鋼拱架的安裝：外層鋼拱架與步驟(3)挖好的洞內壁緊貼； (5) 、安裝鎖腳鋼管、鋼筋網片和縱向連接筋； (6) 、噴射混凝土。
[0006] 進一步地，內層鋼拱架和外層鋼拱架的曲率半徑和分段長度均不同。
[0007] 進一步地，步驟⑶洞身開挖過程中，出現(xiàn)超挖時， ① 、小于50cm的，采用同標號噴射混凝土回填； ② 、大于50cm或者出現(xiàn)小型塌腔的，對圍巖進行速噴處理，噴射厚度宜控制在5cm~ l〇cm，安裝鋼拱架、網片及縱向連接筋，噴射混凝土，形成初期支護承載殼體，用方木垛對初 期支護殼體支護，塌腔回填至回填混凝土定型。
[0008] 進一步地，內層鋼拱架和外層鋼拱架的焊接處環(huán)向間距不大于50cm，焊縫長度不 小于10cm〇
[0009] 進一步地，內層鋼拱架的拱腳處要高于外層鋼拱架的拱腳處30cm。
[0010] 進一步地，三臺階七步開挖法的每個臺階的長度為3~6m，仰拱與掌子面間的距離 在25m以內。
[0011] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：公路軟巖隧道初期支護采用雙層鋼拱架， 在處在持續(xù)高地應力和軟巖大變形特性圍巖的隧道中，采用內外層拱架連續(xù)安裝的技術， 兩層鋼拱架連續(xù)安裝并連接在一起，形成強力的初期支護鋼骨架，以有效抵抗圍巖壓力。隧 道掘進開挖完成后，立即施做系統(tǒng)錨桿并注漿、安裝鋼筋網，然后安裝外層鋼拱架，完成后 連續(xù)安裝里層鋼拱架，并將雙層鋼拱架靠緊密貼，通過焊接手段連接牢固，施做鎖腳錨桿、 安裝縱向連接鋼筋后，一次性噴射混凝土完成初期支護。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0013] 下面結合附圖對本發(fā)明進行詳細描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應 對本發(fā)明的保護范圍有任何的限制作用。
[0014] 如圖1所示的一種公路軟巖隧道雙層拱架支護施工方法，包括以下步驟： 1、施工準備 1)鋼拱架集中加工場地要充分考慮型鋼進場的通道及吊車、裝載機和裝卸車輛的工作 區(qū)域，設置加工、存放區(qū)域，合理規(guī)劃布置。
[0015]2)根據設計的雙層鋼拱架的型號調配型鋼，進場后逐批進行試驗檢測，確定材料 質量符合國家標準后，方可使用。不合格材料全部清場或退貨。
[0016]3)技術準備 ① 組織技術人員學習圖紙，掌握設計意圖； ② 收集現(xiàn)場開挖輪廓、開挖高度、預留沉降量等數據。
[0017] 2、鋼拱架的加工制作 1)拱架加工前，先根據預留沉降量、安裝順序、接縫部位等指標設計分段拱架尺寸，并 用CAD技術進行模擬驗證。為避免拱架連接處的產生應力集中，雙層拱架的接縫斷面必須 錯開。
[0018]2)雙層鋼拱架支護施工中內外層拱架的曲率半徑和分段長度均不同，規(guī)格型號也 不盡相同，因此必須分批加工，分類存放，并做好標識，以免發(fā)生混淆。
[0019]3)按照設計的拱架弧度和長度在液壓冷彎機上設置彎曲胎模。胎模可由2cm厚鋼 板加工制作，焊接在冷彎機的彎曲平臺上。型鋼冷彎時，用冷彎機的千斤頂緩緩推進型鋼， 每推進5cm測量一下型鋼水平度等指標，直至達到所要求的設計弧度。
[0020] 4)拱架連接端設置連接板，位于里外層拱架相鄰面的連接板一側應與拱架的翼板 相對齊，以保證雙層拱架在安裝時能夠密貼。其次，拱架連接處是拱架結構的薄弱部位，要 保證型鋼與連接板的焊接質量，不得出現(xiàn)砂眼、夾渣、焊縫不飽滿等質量問題。
[0021] 5)設置專門的拱架檢測模型，拱架加工完成后在檢測模型上試拼，合格后方可進 行分類存放。拱架的加工速度以滿足現(xiàn)場施工需要為準，以免因圍巖變化，預留沉降量等指 標變化而造成材料浪費。
[0022] 3、超前導管施作 1)鉆孔 采用普通TY28風槍〇 50鉆頭鉆孔，孔深大于設計值10cm。達到設計深度后，立即拔出 鉆桿并進行送管工序。
[0023] 2)送管 由于鉆孔后軟巖孔壁會有小量回縮，可采用風槍將小導管頂入。小導管尾部應焊接加 勁箍防止風槍送管時將小導管尾部打裂，影響小導管尾部與注漿閥外接絲頭的焊接。
[0024] 3)密封 先用麻絮封堵小導管與圍巖間的空隙，再用砂漿封堵。待強度達到要求后焊接外絲接 頭并安裝球閥，準備注漿。
[0025] 4)注漿 漿液嚴格按照設計配合比制作，注漿壓力滿足設計要求。
[0026] 4、洞身開挖 公路軟巖隧道一般采用三臺階七步開挖法或短臺階法施工。在開挖前要做好超前地質 預報，根據對開挖面前方地質情況的預測，選擇合適的開挖方法和分部臺階長度。
[0027] 1)三臺階七步開挖 三臺階七步開挖法采用三層短臺階，分步平行開挖，每個臺階的長度控制在3~6m，仰 拱與掌子面間的距離嚴格控制在25m以內。上臺階開挖時預留核心土，開挖長度不宜大于 2. 0m ;中臺階與下臺階每次開挖長度不宜大于3m，且左右側前后相互錯開至少3m。開挖時 應優(yōu)先選用機械開挖，開挖機械為銑挖機或液壓破碎錘，遇有堅硬的孤石時，可采用弱爆破 松動后，再用機械開挖。拱架落底處預留20cm人工開挖，嚴禁超挖造成拱架懸空。
[0028] 2)超挖處理 由于軟巖圍巖整體性差，自穩(wěn)能力低，圍巖變形過大，易出現(xiàn)失穩(wěn)坍塌，開挖輪廓外巖 體難以形成穩(wěn)定的承載拱，即使采用機械開挖也會出現(xiàn)超挖或者小型塌方，尤其是圍巖節(jié) 理為水平狀時。對于超挖小于50cm的可采用同標號噴射混凝土回填，大于50cm或者出現(xiàn) 小型塌腔的按照以下工序流程處理： ①設置警戒線，將人員及設備撤至安全處，并嚴格執(zhí)行進出洞人員登記制度。
[0029]②安排專人對塌腔處的圍巖及附近的初支認真觀察，待圍巖基本穩(wěn)定后(一般表 現(xiàn)為塌腔處的圍巖不再掉落碎渣30分鐘)，對圍巖進行速噴處理。
[0030] ③采用C25噴射混凝土對塌腔處所有外露圍巖速噴，速噴時如果塌腔過大或者危 險性較高時，可將噴錨機的槍頭固定在挖掘機的挖斗上，操縱挖掘機實施移動噴射，避免人 員直接作業(yè)的安全隱患，噴射厚度宜控制在5cm~10cm。
[0031]④待速噴的混凝土形成一定強度后，按照設計圖紙安裝鋼拱架、網片及縱向連接 筋，噴射混凝土，形成初期支護承載殼體。初期支護必須封閉至掌子面，為回填塌腔做好準 備。
[0032]⑤臨時支護，可采用方木垛對初期支護殼體支護，準備塌腔回填。
[0033]⑥待初期支護承載殼體形成一定強度及臨時支護完成后，對塌腔進行回填。
[0034]⑦上述工序完成并待回填混凝土形成一定強度后，方可進行下一循環(huán)。
[0035] 5、拱架安裝 1)拱架安裝 ①檢查開挖輪廓是否符合設計要求，如果出現(xiàn)超挖時按照5. 2. 4. 2)處理，欠挖部分補 充開挖至符合設計要求。
[0036] ②拱架拱腳必須采用方木進行支墊，保證拱架支撐在堅實的地基上。
[0037] ③雙層拱架要緊貼密實并進行焊接，焊接處環(huán)向間距不大于50cm，焊縫長度不小 于10cm，雙層拱架間緊貼不密實處采用鋼板按照焊接處的環(huán)向間距填塞并與拱架焊接。
[0038] ④外側的型鋼與圍巖間要緊貼，未與圍巖緊貼的部分沿鋼拱架外緣采用木楔子將 拱架與圍巖楔緊，間距不宜大于2m。
[0039] ⑤里側拱架拱腳處要高于外側拱架30cm，以方便與中、下臺階的拱架連接。
[0040] ⑥拱架連接處的高強螺栓安裝必須符合設計及規(guī)范要求，相鄰拱架的連接板要充 分靠實。如有縫隙，可用厚