[发明专利]减少浅埋暗挖隧道早期沉降的快速支撑装置及施工方法

说明书

本发明公开了减少浅埋暗挖隧道早期沉降的快速支撑装置及施工方法，该减少浅埋暗挖隧道早期沉降的快速支撑装置包括拱架，所述拱架的顶部间隔设置有多个气垫。该施工方法包括如下步骤：(a)隧道开挖后测量轮廓线，计算超挖数据及位置；(b)架设拱架，拱架的顶部设置有尚未充气的气垫；(c)拱架架设完成后，对气垫进行充气，使气垫支撑围岩；(d)喷浆，对拱架喷射混凝土，使混凝土填充所述气垫以外的空间；(e)取出气垫；(f)补浆，对气垫原本所在的位置填充混凝土。如此，通过在拱架的顶部设置多个气垫，利用该些气垫为围岩提供过渡性支撑，遏制围岩的初期沉降，在喷浆工序完成前有效控制围岩初期的变形和稳定性。

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，尤其涉及减少浅埋暗挖隧道早期沉降的快速支撑装置及施工方法。

背景技术

修建隧道工程时，如果不能有效地控制隧道围岩初期的变形和稳定性，将对隧道工程建设及其周边环境造成极其不利影响，严重者导致隧道围岩失稳破坏，危及工作者自身安全与建设的有序进行。特别是在闹市区，地下管线、地面建筑、交通等均对沉降非常敏感。修建隧道工程中台阶法是常用的一种施工方法，在台阶法中开挖上台阶时，按照开挖、架设拱架(含装网片、打设超前小导管、锁脚锚管、纵向连接筋)、喷浆三步走；开挖时不可避免会出现超挖的情况，围岩与拱架之间具有一定距离，因此需要对拱架以及拱架与围岩之间的空间进行喷浆(喷射混凝土)，通过混凝土和拱架对围岩进行支撑，以此避免围岩过渡沉降。

这是传统的做法，然而，在实际施工中，在隧道开挖后，由于架设拱架及喷浆需要一定时间，且喷混凝土常常难于密贴围岩，这样在开挖卸载后，围岩持续变形，绝大部分都是到了多个循环进尺后，喷混凝土与拱架的体系才与围岩密贴开始受力，因此无法遏制围岩初期的沉降，导致围岩的沉降量较大，而早期沉降是整个沉降的主要部分，经过三十多年的经验积累，目前已经证实，暗挖隧道的总沉降分为四大阶段：第一阶段10％(埋点前未测到的沉降)，第二阶段60％(上台阶开挖立拱喷浆)，第三阶段落底20％，第四阶段后期沉降10％，通过更快的支护来控制占总沉降60％的早期急剧沉降变形是新时代人们对环境的新的更高的要求，过去那种先沉后修复地面及相关设施的做法已经不被接受了。而且过大的沉降为隧道的稳定性带来隐患，后果严重时会引起隧道上方的地面塌陷，建筑物、管线破坏，造成巨大的人员伤亡和财产损失。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在至少在一定程度上解决上述问题，一方面提出一种减少浅埋暗挖隧道早期沉降的快速支撑装置，另一方面提出该快速支撑装置的施工方法，可以避免修建隧道工程时，难以遏制围岩初期沉降的问题。这是在对传统工艺多年应用后，基于科学的原理、经验累积的基础上，跨学科、跨专业的知识集成式整合创新，很有开拓意义。

本发明一方面的技术方案是这样实现的：

一种减少浅埋暗挖隧道早期沉降的快速支撑装置，包括拱架，所述拱架的顶部间隔设置有多个气垫。

作为所述减少浅埋暗挖隧道早期沉降的快速支撑装置的进一步可选方案，所述气垫充满气后呈梯形体状。

作为所述减少浅埋暗挖隧道早期沉降的快速支撑装置的进一步可选方案，每一所述气垫上设有充气支管，所有的充气支管与一充气总管连通。

作为所述减少浅埋暗挖隧道早期沉降的快速支撑装置的进一步可选方案，所述拱架为格栅钢架或型钢钢架。

作为所述减少浅埋暗挖隧道早期沉降的快速支撑装置的进一步可选方案，所述气垫通过绑带固定在所述拱架上。

作为所述减少浅埋暗挖隧道早期沉降的快速支撑装置的进一步可选方案，所述拱架内设有由钢板围设而成的卡槽，所述卡槽开口向上，所述气垫置于所述卡槽内。

本发明另一方面的技术方案是这样实现的：

一种减少浅埋暗挖隧道早期沉降的快速支撑装置的施工方法，包括如下步骤：

(a)隧道开挖后测量轮廓线，计算超挖数据及位置；