隧道高強(qiáng)度管棚超前支護(hù)結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于隧道超前支護(hù)施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種隧道高強(qiáng)度管棚超前支護(hù)結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]管棚超前支護(hù)是將一組鋼管(即管棚管)沿隧道的開挖輪廓線外側(cè)己鉆好的鉆孔打入地層內(nèi)，并與鋼拱架組合形成強(qiáng)大的棚架預(yù)支護(hù)加固體系，用以支承來自于管棚上部圍巖的荷載，并通過注漿孔加壓向地層中注漿，以加固軟弱破碎的地層，提高地層的自穩(wěn)能力。
[0003]目前，在隧道工程施工中，管棚施工主要采用的是引孔頂入法施工，具體先在隧道開挖輪廓線外利用鉆機(jī)鉆好鉆孔，然后將管棚頂入已鉆好的鉆孔內(nèi)，最后進(jìn)行注漿穩(wěn)固。實(shí)際施工時(shí)，引孔頂入法存在以下方面問題:第一、施工工序多，工序銜接復(fù)雜，施工工期較長(zhǎng)，靈活性較差，超前支護(hù)長(zhǎng)度及參數(shù)很難根據(jù)實(shí)際鉆進(jìn)施工情況進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，并且需專業(yè)作業(yè)隊(duì)進(jìn)行施工;第二、管棚安裝到位后，采用低壓灌漿，漿液擴(kuò)散半徑小，難以形成較大范圍的加固圈;第三、管棚管上開孔，因管棚管管體開孔的原因，漿液先充填近端，阻斷排氣通道，造成管棚遠(yuǎn)端以及頂部存在空氣包，注漿不能飽滿;第四、圍巖自穩(wěn)能力較差的施工區(qū)域，易塌孔，頂入管棚困難。因而，需設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理且施工簡(jiǎn)便、支護(hù)效果好的隧道超前支護(hù)用高強(qiáng)度管棚，采用自動(dòng)鉆進(jìn)式管棚管，能簡(jiǎn)便、快速完成隧道超前支護(hù)過程。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種隧道高強(qiáng)度管棚超前支護(hù)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理且施工簡(jiǎn)便、支護(hù)效果好，采用自動(dòng)鉆進(jìn)式管棚管，能簡(jiǎn)便、快速完成隧道超前支護(hù)過程。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種隧道高強(qiáng)度管棚超前支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括支撐于隧道洞拱部下方的鋼拱架、多個(gè)均安裝在鋼拱架上的孔口管和多根分別經(jīng)多個(gè)所述孔口管由后向前鉆進(jìn)掌子面前方巖體內(nèi)的管棚管，所述鋼拱架位于隧道洞的掌子面后側(cè)；多個(gè)所述孔口管沿鋼拱架的中心線由左至右進(jìn)行布設(shè)，多個(gè)所述孔口管的結(jié)構(gòu)和尺寸均相同且其均布設(shè)在隧道洞的同一個(gè)隧道橫斷面上，多個(gè)所述孔口管分別為對(duì)多根所述管棚管進(jìn)行導(dǎo)向的導(dǎo)向管，每根所述管棚管均與對(duì)其進(jìn)行導(dǎo)向的導(dǎo)向管呈同軸布設(shè);多根所述管棚管的結(jié)構(gòu)和尺寸均相同且其外插角均為1°?3°;每根所述管棚管均包括由多個(gè)管節(jié)拼接而成的管體和同軸安裝在所述管體前端的鉆頭，多個(gè)所述管節(jié)的結(jié)構(gòu)均相同且其由前至后進(jìn)行布設(shè)，多個(gè)所述管節(jié)均呈同軸布設(shè)且其外徑和壁厚均相同，每個(gè)所述管節(jié)均為無縫鋼管且其內(nèi)外側(cè)壁均為光滑側(cè)壁，相鄰兩個(gè)所述管節(jié)之間均以螺紋方式進(jìn)行連接;所述鉆頭上開有多個(gè)注漿孔，多個(gè)所述注漿孔均與所述管體內(nèi)部相通。
[0006]上述隧道高強(qiáng)度管棚超前支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征是:所述管體的外徑為Φ70mm?Φ120mmο
[0007]上述隧道高強(qiáng)度管棚超前支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征是:多個(gè)所述管節(jié)均為地質(zhì)鋼管。
[0008]上述隧道高強(qiáng)度管棚超前支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征是:每個(gè)所述管節(jié)的前部節(jié)段為設(shè)置有內(nèi)螺紋的前連接段，每個(gè)所述管節(jié)的后部節(jié)段均為設(shè)置有外螺紋的后連接段;每個(gè)所述管節(jié)的后連接段均與其后側(cè)相鄰管節(jié)的前連接段進(jìn)行緊固連接;所述前連接段與后連接段的長(zhǎng)度相同。
[0009]上述隧道高強(qiáng)度管棚超前支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征是:所述前連接段和后連接段的長(zhǎng)度均為7cm?10cm ο
[0010]上述隧道高強(qiáng)度管棚超前支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征是:多個(gè)所述管節(jié)中位于最前側(cè)的管節(jié)為前端管節(jié)，所述前端管節(jié)與鉆頭之間以螺紋方式進(jìn)行連接，所述鉆頭后部設(shè)置有用于與所述前端管節(jié)的前連接段進(jìn)行緊固連接的螺紋連接桿。
[0011]上述隧道高強(qiáng)度管棚超前支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征是:所述管體的長(zhǎng)度為15m?30m。
[0012]上述隧道高強(qiáng)度管棚超前支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征是:所述管節(jié)的長(zhǎng)度為3m?6m。
[0013]上述隧道高強(qiáng)度管棚超前支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征是:多個(gè)所述孔口管呈均勻布設(shè)且相鄰兩個(gè)所述孔口管之間的環(huán)向間距均為35cm?45cm。
[0014]上述隧道高強(qiáng)度管棚超前支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征是:所述鉆頭為直徑由后向前逐漸縮小的圓錐形鉆頭，所述鉆頭的后端直徑大于所述管體的外徑；多個(gè)所述注漿孔沿圓周方向均勻布設(shè)且其均沿鉆頭的中心軸線布設(shè)。
[0015]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理且投入成本較低。
[0017]2、所采用的管棚管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理且拼接方便，并且強(qiáng)度高、使用過程安全可靠，將管棚管作為鉆桿使用，安裝方便且鉆進(jìn)過程簡(jiǎn)便，同時(shí)管棚管的強(qiáng)度高，能滿足隧道超前支護(hù)需求。
[0018]3、施工簡(jiǎn)便、施工周期短且施工效率高，先在隧道掌子面后方6m范圍施做鉆機(jī)工作空間，再在隧道掌子面部位施做簡(jiǎn)易護(hù)拱和導(dǎo)向管，之后將鉆機(jī)與注漿機(jī)安裝就位，然后便可進(jìn)行管棚超前支護(hù)施工。施工過程大幅度簡(jiǎn)化，管棚管的鉆進(jìn)、安裝與注漿過程一體化，不需要跟管鉆進(jìn)。管棚管的鉆進(jìn)過程采用邊注漿邊鉆進(jìn)的方式，使管棚安裝有類似旋噴粧的效果，能有效增加注漿擴(kuò)散半徑，改良圍巖。管棚管的鉆進(jìn)過程采用水泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)，能有效避免發(fā)生塌孔、卡鉆等事故，加快施工進(jìn)度，規(guī)避施工風(fēng)險(xiǎn)。
[0019]4、使用效果好且實(shí)用價(jià)值高，與傳統(tǒng)的引管頂入法相比，管棚管采用高強(qiáng)度管，并在高強(qiáng)管端頭配帶合金鉆頭，鉆頭作為旋轉(zhuǎn)注漿頭，在鉆機(jī)的作用下進(jìn)行水泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)，鉆進(jìn)、管棚管安裝與注漿一次完成，終孔進(jìn)行二次高壓注漿，最終在隧道拱部形成高強(qiáng)度的管棚超前支護(hù)體系。同時(shí)，采用邊鉆進(jìn)邊注漿的方式，漿液擴(kuò)散半徑較大，能在一定程度上改良圍巖。因而，具有施工工藝簡(jiǎn)單快捷，施工周期短，加固效率高，能有效規(guī)避施工風(fēng)險(xiǎn)；對(duì)提高軟弱圍巖的穩(wěn)定性，具有很好的作用。
[0020]5、適用面廣且推廣應(yīng)用前景廣泛，能廣泛應(yīng)用于鐵路、水電、公路、煤礦等隧道或巷道工程，尤其適用于淺埋暗挖隧道和軟弱圍巖地段隧道拱部超前支護(hù)，并且具有施工成本低、施工易于操作、支護(hù)效果好等優(yōu)點(diǎn)，有利于加快施工進(jìn)度，社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)價(jià)值極高。
[0021]綜上所述，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理且施工簡(jiǎn)便、支護(hù)效果好，采用自動(dòng)鉆進(jìn)式管棚管，能簡(jiǎn)便、快速完成隧道超前支護(hù)過程。
[0022]下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型的橫斷面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為本實(shí)用新型的縱斷面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3為本實(shí)用新型管棚管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖4為本實(shí)用新型管節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖5為本實(shí)用新型的施工狀態(tài)示意圖。
[0028]附圖標(biāo)記說明:
[0029]1—鋼拱架；2—導(dǎo)向管；3—管棚管；
[0030]3-1一管節(jié)；3-11—前連接段；3-12—后連接段；
[0031]3-2—鉆頭；4 一隧道洞；5—鉆機(jī)工作空間。
【具體實(shí)施方式】
[0032]如圖1、圖2、圖3、圖4及圖5所示，本實(shí)用新型包括支撐于隧道洞4的拱部下方的鋼拱架1、多個(gè)均安裝在鋼拱架1上的孔口管和多個(gè)分別經(jīng)多個(gè)所述孔口管由后向前鉆入掌子面前方巖體內(nèi)的管棚管3，所述鋼拱架1位于隧道洞4的掌子面后側(cè)。多個(gè)所述孔口管沿鋼拱架1的中心線由左至右進(jìn)行布設(shè)，多個(gè)所述孔口管的結(jié)構(gòu)和尺寸均相同且其均布設(shè)在隧道洞4的同一個(gè)隧道橫斷面上，多個(gè)所述孔口管分別為對(duì)多根所述管棚管3進(jìn)行導(dǎo)向的導(dǎo)向管2，每根所述管棚管3均與對(duì)其進(jìn)行導(dǎo)向的導(dǎo)向管2呈同軸布設(shè)。
[0033]多根所述管棚管3的結(jié)構(gòu)和尺寸均相同且其外插角均為1°?3°。結(jié)合圖3、圖4，每根所述管棚管3均包括由多個(gè)管節(jié)3-1拼接而成的管體和同軸安裝在所述管體前端的鉆頭3-2，多個(gè)所述管節(jié)3-1的結(jié)構(gòu)均相同且其由前至后進(jìn)行布設(shè)，多個(gè)所述管節(jié)3-1均呈同軸布設(shè)且其外徑和壁厚均相同，每個(gè)所述管節(jié)3-1均為無縫鋼管且其內(nèi)外側(cè)壁均為光滑側(cè)壁，相鄰兩個(gè)所述管節(jié)3-1之間均以螺紋方式進(jìn)行連接。所述鉆頭3-2上開有多個(gè)注漿孔，多個(gè)所述注漿孔均與所述管體內(nèi)部相通。
[0034]本實(shí)施例中，