專利名稱：鐵路隧道深埋富水軟弱帶圍巖超前支護(hù)構(gòu)造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及鐵路隧道，特別涉及一種適用于鐵路隧道深埋富水軟弱帶圍巖的大口徑水平管幕超前支護(hù)構(gòu)造。
背景技術(shù)：
隨著我國鐵路尤其是山區(qū)鐵路的迅速發(fā)展，山嶺隧道越來越多，受曲線半徑的限制，鐵路隧道需穿越山嶺，這些地區(qū)廣泛分布各種地質(zhì)構(gòu)造帶，特別是會(huì)遇到斷層軟弱帶。 這類斷層具有深埋、富水、軟弱帶呈夾層狀的特點(diǎn)，施工中極易發(fā)生大規(guī)模涌水突泥、地表塌陷，造成投資大幅增加、工期滯后、破壞地表環(huán)境和居民區(qū)甚至危及施工人員生命安全、 留下運(yùn)營安全隱患等嚴(yán)重后果。對(duì)于淺埋地段的斷層帶，常規(guī)的處理方法是超前注漿加固圍巖，采用環(huán)向間距一般為0. 3 0. 4m的cpl08mm (或cpl59mm)大管棚作為超前支護(hù)結(jié)構(gòu)，短進(jìn)尺分部開挖， 初期支護(hù)快速封閉成環(huán)，二次襯砌及時(shí)跟進(jìn)，安全快速通過斷層軟弱帶。但對(duì)于深埋富水?dāng)鄬榆浫鯉?，若仍采用常?guī)的cpl08mm (或cpl59mm)大管棚超前支護(hù)結(jié)構(gòu)，其0. 3 0.細(xì)的環(huán)向間距，無法實(shí)現(xiàn)管棚之間的咬合，施工中極易發(fā)生管涌導(dǎo)致突水涌泥，對(duì)施工人員生命及機(jī)械設(shè)備安全造成重大危害的風(fēng)險(xiǎn)極大，此外，深埋富水軟弱帶地段圍巖壓力大，在地下水作用下，該超前支護(hù)結(jié)構(gòu)難以保證圍巖穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)的安全，極易發(fā)生坍塌事故?，F(xiàn)有的大口徑水平管幕主要用于隧道洞口和下穿道路等方面，在隧道洞內(nèi)深埋地段尚無施工案例。管幕間的咬合是通過鋼管自帶的插銷連接來實(shí)現(xiàn)的，這種連接沒有達(dá)到緊密咬合的程度，因而不能消除管涌的危險(xiǎn)，不適用于隧道深埋富水地段。由于鋼管自帶插銷，為非正圓截面，管幕施作時(shí)不能螺旋鉆進(jìn)，須采用夯管錘頂進(jìn)，在頂進(jìn)過程中遇到孤石可能造成插銷構(gòu)件扭曲變形，難以實(shí)現(xiàn)拼接。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種鐵路隧道深埋富水軟弱帶圍巖超前支護(hù)構(gòu)造，能夠在縱向提供強(qiáng)有力的支撐，有效阻隔地下水，防止發(fā)生管涌導(dǎo)致大規(guī)模涌水突泥，保證施工安全。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下本實(shí)用新型的鐵路隧道深埋富水軟弱帶圍巖超前支護(hù)構(gòu)造，其特征是沿隧道開挖輪廓線設(shè)置大口徑水平管幕，該大口徑水平管幕包括間隔設(shè)置混凝土樁，以及設(shè)置在相鄰兩混凝土樁之間且與之形成咬合的鋼管混凝土樁。本實(shí)用新型的有益效果是，采用抗彎能力強(qiáng)、縱向支撐跨度大的大口徑水平管幕， 能夠支撐常規(guī)大管棚難以承擔(dān)的深埋斷層帶圍巖荷載，能夠在縱向提供強(qiáng)有力的支撐；采用鋼管混凝土樁與混凝土樁咬合的方式，解決了傳統(tǒng)插銷連接不能緊密咬合的困難，有效阻隔地下水，防止發(fā)生管涌導(dǎo)致大規(guī)模涌水突泥，保證施工安全；施工操作更簡單，在洞內(nèi)深埋地段更容易實(shí)現(xiàn)。
本說明書包括如下二幅附圖圖1是本實(shí)用新型鐵路隧道深埋富水軟弱帶圍巖超前支護(hù)構(gòu)造的斷面示意圖；圖2是本實(shí)用新型鐵路隧道深埋富水軟弱帶圍巖超前支護(hù)構(gòu)造與隧道開挖后初期支護(hù)與二次襯砌跟進(jìn)的縱斷面示意圖。圖中示出構(gòu)件、部位名稱及所對(duì)應(yīng)標(biāo)記大口徑水平管幕10、鋼管混凝土樁11、混凝土樁12、初期支護(hù)鋼架20、二次襯砌30。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型的鐵路隧道深埋富水軟弱帶圍巖超前支護(hù)構(gòu)造，沿隧道開挖輪廓線設(shè)置大口徑水平管幕10，該大口徑水平管幕10包括間隔設(shè)置混凝土樁12，以及設(shè)置在相鄰兩混凝土樁12之間且與之形成咬合的鋼管混凝土樁11。采用鋼管混凝土樁11與混凝土樁12咬合的方式，可有效解決傳統(tǒng)插銷連接不能緊密咬合的困難，能有效阻隔地下水，防止發(fā)生管涌導(dǎo)致大規(guī)模涌水突泥，保證施工安全。大口徑水平管幕10能夠支撐常規(guī)大管棚難以承擔(dān)的深埋斷層帶圍巖荷載，能夠在縱向提供強(qiáng)有力的支撐。本實(shí)用新型施工操作更簡單，在洞內(nèi)深埋地段更容易實(shí)現(xiàn)。作為超前支護(hù)，隧道開挖前先在隧道開挖輪廓線外鉆孔施作大口徑水平管幕10， 一般設(shè)置部位為沿隧道開挖輪廓線拱部120°范圍，可根據(jù)實(shí)際工程需要調(diào)整設(shè)置范圍，如拱墻180°范圍、拱墻范圍等。大口徑水平管幕10的直徑應(yīng)根據(jù)隧道埋深、斷層軟弱帶物質(zhì)物理力學(xué)參數(shù)和現(xiàn)場施工條件確定。參照?qǐng)D1，實(shí)現(xiàn)樁與樁的咬合分為三步。第一步，先間隔跳孔進(jìn)行跟管鉆孔，鉆孔完成后抽出鉆頭，在套管內(nèi)放置塑料管，塑料管壁應(yīng)開孔，灌注混凝土?xí)r，漿液能夠滲透進(jìn)周邊圍巖；第二步，拔出鋼套管，在塑料管中灌注混凝土，形成混凝土樁12 ；第三步，在已灌注的混凝土樁12之間直接跟管鉆孔并灌注混凝土，形成鋼管混凝土樁11，使鋼管混凝土樁11 與混凝土樁12緊密咬合。參照?qǐng)D2示出的施工步驟，隧道周邊施作大口徑水平管幕10，鋼管混凝土樁11與混凝土樁12咬合完成后，隧道短進(jìn)尺開挖，及時(shí)架立初期支護(hù)鋼架20，初期支護(hù)鋼架20規(guī)格應(yīng)與大口徑水平管幕10承載能力相匹配；大口徑水平管幕10和初期支護(hù)鋼架20構(gòu)成支護(hù)體系共同承擔(dān)圍巖壓力，同時(shí)應(yīng)按照大口徑水平管幕10允許的安全距離及時(shí)跟進(jìn)二次襯砌30。以上所述只是用圖解說明本實(shí)用新型鐵路隧道深埋富水軟弱帶圍巖超前支護(hù)構(gòu)造的一些原理，并非是要將本實(shí)用新型局限在所示和所述的具體結(jié)構(gòu)和適用范圍內(nèi)，故凡是所有可能被利用的相應(yīng)修改以及等同物，均屬于本實(shí)用新型所申請(qǐng)的專利范圍。
權(quán)利要求1.鐵路隧道深埋富水軟弱帶圍巖大口徑水平管幕超前支護(hù)構(gòu)造，其特征是沿隧道開挖輪廓線設(shè)置大口徑水平管幕(10)，該大口徑水平管幕(10)包括間隔設(shè)置混凝土樁(12)， 以及設(shè)置在相鄰兩混凝土樁(1 之間且與之形成咬合的鋼管混凝土樁(11)。
2.如權(quán)利要求1所述的鐵路隧道深埋富水軟弱帶圍巖大口徑水平管幕超前支護(hù)構(gòu)造， 其特征是所述大口徑水平管幕(10)沿隧道開挖輪廓線拱部120°范圍設(shè)置。
3.如權(quán)利要求1所述的鐵路隧道深埋富水軟弱帶圍巖大口徑水平管幕超前支護(hù)構(gòu)造， 其特征是所述大口徑水平管幕(10)沿隧道開挖輪廓線拱墻180°范圍設(shè)置。
專利摘要鐵路隧道深埋富水軟弱帶圍巖大口徑水平管幕超前支護(hù)構(gòu)造，能夠在縱向提供強(qiáng)有力的支撐，有效阻隔地下水，防止發(fā)生管涌導(dǎo)致大規(guī)模涌水突泥，保證施工安全。它包括沿隧道開挖輪廓線設(shè)置大口徑水平管幕(10)，該大口徑水平管幕(10)包括間隔設(shè)置混凝土樁(12)，以及設(shè)置在相鄰兩混凝土樁(12)之間且與之形成咬合的鋼管混凝土樁(11)。本實(shí)用新型的有益效果是，能夠支撐常規(guī)大管棚難以承擔(dān)的深埋斷層帶圍巖荷載，能夠在縱向提供強(qiáng)有力的支撐，解決了傳統(tǒng)插銷連接不能緊密咬合的困難，能有效阻隔地下水，防止發(fā)生管涌導(dǎo)致大規(guī)模涌水突泥，保證施工安全，而且施工操作更簡單，在洞內(nèi)深埋地段更容易實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)E21D11/00GK202117686SQ201120212058
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者卿偉宸, 鞏江峰, 張磊, 楊昌宇, 林本濤, 汪勇, 游旭, 要美芬, 鄭偉, 陳峻, 陶偉明, 高楊 申請(qǐng)人:中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司