[发明专利]一种基于拱架拆换施工的洞内管棚及隧道塌方处治方法

说明书

本发明公开了一种基于拱架拆换施工的洞内管棚及隧道塌方处治方法，包括以紧邻坍塌体的隧道初期支护为基础的防护结构，防护结构的纵向设置长度根据坍塌体发育情况动态调整，防护结构前部紧邻坍塌体的掌子面，后部设有拱架置换施工区，在拱架置换施工区内设置嵌入式管棚定位架，在嵌入式管棚定位架上设有洞内管棚，洞内管棚整体倾斜向上并深入掌子面前方围岩内。本发明结构简单，施工便捷，方案科学合理，首先采取钻探手段判断坍塌体发育范围，进而精准确定防护结构的纵向设置长度以及管棚施工参数，其后采用原位置换的方式将拱架置换施工区内的钢架单元拆换为嵌入式管棚定位架，进而借助嵌入式管棚定位架进行管棚的精准安装，整个过程施工风险可控，施工成本有所降低，且处治措施可靠性高，效果好。

技术领域

本发明涉及一种基于拱架拆换施工的洞内管棚及隧道塌方处治方法，属于隧道施工技术领域。

背景技术

洞内管棚作为应对软弱破碎带的重要施工辅助措施，在隧道暗洞施工过程中得到了广泛的应用。就目前的施工现状而言，隧道暗洞内施工的洞内管棚可大体区分为带管棚工作室洞内管棚及无管棚工作室洞内管棚两种类型，其中带管棚工作室洞内管棚的工作室施工一般需要较长的扩挖段落，施工工序复杂，施工成本较高，且在软弱破碎围岩中进行扩挖施工存在不小的技术风险；因缺少可靠的管棚辅助定位装置，无管棚工作室洞内管棚的施工角度较难精准控制，且易与隧道支护结构存在一定的空间冲突问题，进而导致管棚末端的竖向支撑效果以及注浆加固效果偏差，洞内管棚的整体支护效果欠理想。

可以看出，目前的两种洞内管棚均存在着一定的技术缺陷，进而难以满足隧道施工对相关辅助措施日益严苛的技术需求。针对上述情况，研究一种基于拱架拆换施工的洞内管棚及其施工方法具有重大的实际意义。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供一种基于拱架拆换施工的洞内管棚及隧道塌方处治方法，可以克服现有技术的不足。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于拱架拆换施工的洞内管棚，包括以紧邻坍塌体的隧道初期支护为基础的防护结构，防护结构的纵向设置长度根据坍塌体发育情况动态调整，防护结构前部紧邻坍塌体的掌子面，后部设有拱架置换施工区，在拱架置换施工区内设置嵌入式管棚定位架，在嵌入式管棚定位架上设有洞内管棚，洞内管棚整体倾斜向上并深入掌子面前方围岩内。

前述防护结构包括紧邻掌子面的初期支护段，其内设置不少于两榀、不多于五榀的钢架单元，且在相邻两榀钢架单元之间设有径向钻孔，其内注浆形成围岩加固结构。

前述拱架置换施工区的纵向设置长度根据已施工初期支护情况动态调整，其范围内有两榀或三榀钢架单元，且在相邻两榀钢架单元之间设有径向钻孔，其内注浆形成围岩加固结构。

前述嵌入式管棚定位架包括两榀布设在拱架置换施工区前段两榀钢架单元所处位置的钢梁托架，在钢梁托架上设有相对掌子面前进方向呈倾斜向上的管棚定位孔，在管棚定位孔内穿装有定位套管；

在钢梁托架后部的钢架单元所处位置还设有替换钢梁，替换钢梁上设置有开孔，所述洞内管棚穿过替换钢梁上的开孔，并借助定位套管打入掌子面前方围岩内。

一种基于前述洞内管棚的隧道塌方处治方法，其包括以下步骤：

s1、对发生坍塌事故的隧道掌子面进行反压回填加固，进而施工仰斜式排水孔并判断出坍塌体纵向长度；

s2、采用径向钻孔注浆的方式进行紧邻坍塌体围岩的加固施工，钻孔过程中探测坍塌破碎体发育范围，进而确定防护结构的纵向设置长度；

s3、通过管棚施工参数的计算，进行嵌入式管棚定位架、管棚相关材料的准备工作，并计算确定是否需要拆换替换钢梁；

s4、保留紧邻掌子面的一段初期支护作为预防坍塌体进一步发展的防护结构，并采用后退开槽的方式进行拱架置换施工区内嵌入式管棚定位架、替换钢梁的逐榀拆换施工；