[发明专利]一种隧道穿越空洞棚护结构与支护方法

说明书

本发明公开了一种隧道穿越空洞棚护结构与支护方法，属于土木工程施工技术领域。该结构包括棚护结构工作室(1)，导向墙(2)，棚护结构钢管(3)，钢筋网片(4)，型钢拱架(5)，翼板(6)及定向注浆系统(7)。当隧道穿越空洞，且空洞比较大时，为了节约施工时间和施工费用，保证施工安全和工程质量，设计了穿越空洞棚护结构及支护方法，主要包括支护和防护两部分，支护部分包括管棚和拱架，防护部分是在管棚结构上增加防护翼板形成隧道结构防护层，可以根据洞顶的高度改变翼板的高度，调整防护层厚度，有效的防止洞顶落石，坍塌等安全事故。

技术领域

本发明为一种隧道穿越空洞时的棚护结构与支护方法，是一种隧道棚护结构与支护方法，属于土木工程施工技术领域。

背景技术

隧道施工中遇到有穿越空洞等不良地质条件时，由于其地质条件的复杂性和不确定性等，容易造成隧道坍塌，掉块等工程事故，为避免工程事故和质量问题，一般采用反压回填法施工，耽误工期，围岩产生较大变形，影响施工安全，造成比较大的经济浪费。

发明内容

本发明为一种隧道穿越空洞棚护结构与支护方法，当隧道穿越空洞，且空洞比较大时，为了节约施工时间和施工费用，保证施工安全和工程质量，设计了穿越空洞棚护结构及支护方法，主要包括支护和防护两部分，支护部分包括管棚和拱架，防护部分是在管棚结构上增加防护翼板形成隧道结构防护层，可以根据洞顶的高度改变翼板的高度，调整防护层厚度，有效的防止洞顶落石，坍塌等安全事故。

本发明采用的技术方案中，一种隧道穿越空洞棚护结构，该结构包括棚护结构工作室(1)，导向墙(2)，棚护结构钢管(3)，钢筋网片(4)，型钢拱架(5)，翼板(6)及定向注浆系统(7)。

棚护结构工作室(1)由第一循环管棚(8)和第二循环管棚(9)组成，第一循环管棚(8)和第二循环管棚(9)交错布置，第一循环管棚(8)和第二循环管棚(9)之间设有导向墙(2)；棚护结构钢管(3)设置在棚护结构工作室(1)的顶部，钢筋网片(4)铺设在棚护结构工作室(1)上；型钢拱架(5)设置在棚护结构钢管(3)的底部，翼板(6)设置在棚护结构钢管(3)的外侧，定向注浆系统(7)设置在棚护结构钢管(3)的安装孔处。棚护结构钢管(3)，钢筋网片(4)和翼板(6)组成防护部分，翼板(6)的高度可调节，棚护结构钢管(3)和型钢拱架(5)为棚护结构的支护部分。

型钢拱架(5)之间设有纵向连接钢筋(14)。

棚护结构钢管(3)与导向墙(2)之间的外插角α根据棚护结构长度确定，为1°～3°。

棚护结构工作室(1)是棚护结构施做的工作场地，包括开挖工作室和初支护。首先在隧道掌子面拱部一定范围内(包括棚护结构拱顶和棚护结构拱腰)，隧道掌子面开挖比正常隧道直径外扩一定距离D，D取初支护厚度的二倍，工作室开挖长度根据钢管每节长确定，安装棚护结构工作室(1)的钢拱架，并进行开挖工作室的初支护，形成棚护结构工作室(1)。

导向墙(2)是引导隧道方向的拱墙，导向墙(2)中预埋棚护结构导向管和导向钢架，导向管和导向钢架同时设有翼板孔，翼板孔作为带翼板钢管安装定向。导向墙施做时先立拱架和模板，安装导向钢架和导向管，再灌注混凝土形成。为保证棚护结构施工精度，导向墙(2)内设工字钢，钢架外设导向钢管，钢管沿管棚外法线方向预留导向翼板插孔，宽度和高度根据空洞大小经过数值计算确定，导向钢管留有一定范围的外插角α，钢管与钢架焊接。钢架各单元由连接板焊接成型，单元间由螺栓连接。

棚护结构钢管(3)采用管径为的无缝钢管，为89～150mm，根据棚护段的长度和施工工艺确定，环向间距以不大于3-5倍的管径。当需要增大钢管的强度和刚度时，在管内设置钢筋笼而后用水泥砂浆填充，补强棚管的强度。