[发明专利]一种隧道钢板超前支护结构及方法

说明书

本发明涉及一种隧道钢板超前支护结构及方法。由于隧道采用矿山法施工时对地层的变形控制要求极为严格，采用钢板超前支护体系主要为浅埋软弱地质段(淤泥地层、黏土层、砂卵石层、砂土层、回填土层等)提供更为有效的超前支护，严格控制地层变形，保障施工安全，同时方便施工。本发明在矿山法隧道开挖前，沿隧道断面外轮廓线布置反向邻接的拉森钢板，钢板与钢板之间紧扣咬合连接，为后续开挖作业提供安全可靠的操作空间。该隧道钢板超前支护方法由拉森钢板连接形成连续、刚性、密闭的超前支护(水平方向)方法，对隧道拱部无自稳能力的软弱地层形成可靠支撑，且保证了整个支护系统的防水效果，该方法施工简单经济、安全性高、方便易操作，具有广泛的应用价值。

技术领域

本发明涉及隧道工程结构技术领域，具体涉及一种隧道钢板超前支护结构及方法。

背景技术

随着城市轨道交通的迅速发展，出入口通道或风道等隧道结构经常面临需下穿重要交通道路或者无法改迁的重要管线的情况，而必须采用矿山法施工。矿山法施工对隧道地层的变形控制要求极高，且施工前由于交通道路的修建以及重要管线的埋设，导致土体结构遭到破坏，隧道施工中伴随着拱顶回填土或无自稳能力的砂层等施工难题。因此，超前支护措施的选择在矿山法施工时显得尤为重要。

目前矿山法超前支护方式主要有长管棚(Φ108，t＝6mm的热轧无缝钢管)或者超前小导管(Φ42，t＝3.5mm)两种超前支护方式，管状材料按照一定间距配合注浆来实现。现场施工经验表明，这种结构在一般的粘性土、粉土、砂层中均有一定效果，但在无自稳能力的软弱地层(淤泥地层、黏土层、砂卵石层、砂土层、回填土层等)，长管棚、超前小导管等传统的支护方式由于不能形成密闭的支护体系，难以对隧道拱部的软弱地层形成有效超前水平支护，且止水效果不佳，影响施工安全。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种隧道钢板超前支护结构及方法，对隧道拱部的软弱地层形成有效支护，提高止水效果，减少影响施工安全的因素。

本发明通过以下技术方案得以实现：

一种隧道钢板超前支护方法，在矿山法施工的隧道断面轮廓外进行测量放线，沿断面轮廓放线的走向布置反向邻接的拉森钢板，将拉森钢板打入软弱地层，相邻的拉森钢板与拉森钢板之间紧扣咬合连接成为一体。

所述拉森钢板的腹板厚度为10～15mm，有效宽度为400～600mm，有效高度130～170mm，长度为4～6m，拉森钢板打入端头(即嵌入土层中的一端)制作成楔形，楔形长度600mm。

使用拉森钢板打桩机沿放线位置正向、反向逐一交替布置拉森钢板。

采用拉森钢板打桩机打设拉森钢板前，在拉森钢板尾部下缘安装打设辅助工具，所述辅助工具包括门形轮廓的主体，主体的两条侧边末端为用于夹持拉森钢板侧边下缘的凹槽结构。由于隧道内作业空间狭小，操作不便，不能使用较大型打桩机施做，4～6米的拉森钢板在隧道内具备操作条件；另一方面，隧道超欠挖具有它的刚性要求，在拉森钢板尾部下缘安装打设辅助工具来辅助打设拉森钢板，可有效解决隧道超挖这一刚性问题。

在拉森钢板内缘安装钢拱架，与拉森钢板有效连接，起到支点作用。

所述拉森钢板每个循环搭接长度为1米，超前支护范围根据地质情况调整。

一种隧道钢板超前支护结构，包括多块相互连接的拉森钢板，多块所述拉森钢板沿隧道断面外轮廓布置。

相邻拉森钢板之间反向连接，即两块拉森钢板的凹陷处相对(或者说凹陷处的法线方向相反)。

相邻拉森钢板之间通过拉森钢板的侧边搭接，及相邻拉森钢板之间通过侧边直接紧密咬合，而不需要其它连接件。