[发明专利]土质隧洞围岩超前排水支护加固法

说明书

本发明公开了一种土质隧洞围岩超前排水支护加固法，一，隧洞掌子面架设钢拱架；二，在掌子面位于隧洞顶拱设计外边缘处开挖与所述顶拱同圆心角的拱部超前薄壁槽洞，拱部超前薄壁槽洞沿掘进方向倾斜向上的扩散角为2～5°；三，在拱部超前薄壁槽洞内沿周向排列安装多个拱部排水支护板，相邻拱部排水支护板之间通过插槽构件铰接，形成拱部连续支护结构；四，拱部连续支护结构安装完成后，进行隧洞开挖；隧洞侧墙开挖每掘进一个设定单元，在钢拱架两侧架设侧向排水支护板，形成环向连续支护结构。本发明排水支护板加工简便，隧洞开挖不需要超前注浆，依靠排水支护板配合钢拱架支护即可保证围岩稳定，施工速度快，施工工序少，节省施工工期。

技术领域

本发明涉及隧洞开挖支护技术领域，尤其是涉及土质隧洞围岩超前排水支护加固法。

背景技术

目前，运用在土质隧洞开挖支护的主要方法是新奥法和盾构法。盾构法能够承受来自地层的压力，防止地下水或流砂的侵入，可实现自动化、智能化和施工远程控制，其效率高、安全、工程质量保证程度高；但盾构施工造价高，在不均质地层下其运用受到了限制，遇到突发情况时机械设备无法及时撤离。

新奥法是以控制爆破或机械开挖为主要掘进手段，以锚杆、喷混凝土为主要支护方法，是一种理论、量测和经验相结合的施工方法。新奥法开挖土质隧洞时，通常需对土体施做超前支护，进行超前小导管注浆加固或者施做超前管棚，防止土体坍塌，保证隧洞成洞安全。超前小导管注浆法是用注浆设备把注浆材料通过小导管注入到软弱地层里，起到棚护和加固地层的作用，施工工序多，费用较高。管棚超前支护法通过预埋超前管棚做顶板及侧壁支撑，为后续的隧道开挖奠定了坚实的基础，是解决冒项的最有效、最合理的施工方法，但管棚法施工需要的工作面较大，施工技术费用高。

如果隧洞沿线地下水位较高，但土体较为密实，超前小导管注浆法无法取得很好的注浆效果，不能很好的固结土体。由于地下水的存在，土体会软化，管棚超前支护法也不能彻底支撑土体以解决隧洞坍塌的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种土质隧洞围岩超前排水支护加固法，保证土质隧洞开挖施工的安全。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述土质隧洞围岩超前排水支护加固法，包括下述步骤：

第一步，在隧洞掌子面架设钢拱架；

第二步，在所述掌子面位于隧洞顶拱设计外边缘处开挖与所述顶拱同圆心角的拱部超前薄壁槽洞，所述拱部超前薄壁槽洞的净高为2～3cm、掘进深度为200～300cm，拱部超前薄壁槽洞沿掘进方向倾斜向上的扩散角为2～5°；

第三步，在拱部超前薄壁槽洞内沿周向排列安装多个拱部排水支护板，相邻的所述拱部排水支护板之间通过插槽构件铰接，形成拱部连续支护结构；

第四步，所述拱部连续支护结构安装完成后，进行隧洞开挖；隧洞侧墙开挖每掘进一个设定单元，立即在钢拱架两侧架设侧向排水支护板，所述侧向排水支护板与拱部排水支护板之间、以及相邻的侧向排水支护板之间通过插槽构件铰接，形成环向连续支护结构；每一个所述环向连续支护结构完成后，继续向前掘进，进行下一个环向连续支护结构施工。

第二步中，所述拱部超前薄壁槽洞通过人工钻机或机械开槽进行开挖。

所述拱部排水支护板和侧向排水支护板结构相同，包括平行间隔设置的外层钢板和内层钢板，所述外层钢板的板面上均布开设有多个排水孔，外层钢板的内板面上贴覆有无纺土工布层，位于所述无纺土工布层与所述内层钢板之间设置有凸壳型排水板，外层钢板和内层钢板通过螺栓连接为一体；所述插槽构件为焊接在排水支护板一个纵边的插杆和焊接在排水支护板另一个纵边的插槽。

为提高支护强度，在所述内层钢板的板面上沿纵向焊接有支撑钢筋。

所述排水孔的孔径为2～5cm，相邻排水孔之间的距离为2～5m。