[发明专利]一种用于饱水塑性黏土的超前支护装置及使用方法

说明书

本发明公开一种用于饱水塑性黏土的超前支护装置及使用方法，包括导向帽、封闭板，所述导向帽和封闭板通过连接件固定相连，还包括套在连接件上的密封件，所述导向帽、封闭板和密封件围成预混腔，所述预混腔用于容纳水泥干粉和砂的混合体；本发明相比现有超前支护方式，从原理上进行了极大改进，有效结合了饱水塑性黏土的特点，通过水泥干粉和砂的混合体吸收黏土内的水分硬化成钢筋砼柱体，柱体周围黏土失水出现一定程度的固结，黏土强度得到提高，提高强度后的黏土与钢筋砼柱体组合作用，提高围岩整体性及自稳性，实现超前预加固功能。

技术领域

本发明涉及隧道超前支护技术领域，具体涉及一种用于饱水塑性黏土的超前支护装置及使用方法。

背景技术

在隧道施工过程中，需要进行超前支护，保证挖掘的稳定进行，避免隧道塌陷；针对饱水塑性黏土的超前支护技术，目前仍然采用传统的小导管或管棚超前注浆，这两种方式都需要先对钢管打孔，然后将空心钢管打入隧道围岩中，再对空管进行压力注浆，水泥浆液渗入围岩裂隙中，对岩体进行固结，提高岩体整体性，起到超前预加固作用；因饱水塑性黏土的孔隙率低、隔水性强，从小导管或管棚中流出的水泥浆难以扩散，从小导管或管棚中输送的水泥浆难以流动，导致固结效果差，水泥浆和黏土不能相互作用提高围岩强度，导致隧道围岩存在坍塌风险；在小导管或管棚等支护施工完成过后，在不断的掘进过程中，因饱水塑性的原因，黄泥在自重作用下仍然会从管与管之间的空隙向下流淌，形成牵引式垮塌，直到超前小导管或管棚超前支护失效掉落，起不到超前预加固的效果，施工安全得不到保护；除此之外，传统的小导管或管棚超前支护过程繁琐，需要在钢管上钻孔，将钢管打入围岩中，再注浆，因饱水塑性黏土的原因，水泥浆不容易扩散。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于饱水塑性黏土的超前支护装置及使用方法，解决的技术问题是针对饱水塑性黏土地质条件，传统小导管或管棚超前支护输送的水泥浆液难以有效扩散，隧道围岩得不到有效预固结，开挖掘进过程中容易涌泥垮塌，实现饱水性塑性黏土的快速固结及超前预加固，避免隧道围岩垮塌。

本发明通过下述技术方案实现：

一种用于饱水塑性黏土的超前支护装置及使用方法，包括导向帽、封闭板，所述导向帽和封闭板通过连接件固定相连，还包括套在连接件上的密封件，所述导向帽、封闭板和密封件围成预混腔，所述预混腔用于容纳水泥干粉和砂的混合体。

针对饱水塑性黏土的超前支护，目前依然使用的是传统的小导管或管棚支护方式，这两种方式都需要先对钢管打孔，然后将空心钢管打入隧道围岩中，再对空管进行压力注浆，水泥浆液渗入围岩裂隙中，对岩体进行固结，提高岩体整体性，起到超前预加固作用，因饱水塑性黏土的隔水性高，黏土之间的孔隙低，压力注浆过程中，水泥浆难以有效扩散，起不到超前加固效果，传统小导管或管棚输送的水泥浆聚集在出浆口附近，固结效果差。本发明提供一种用于饱水塑性黏土的超前支护装置及使用方法，导向帽和封闭板固定连接在连接件的两端，密封件套在连接件上，通过导向帽、封闭板和密封件围成预混腔，在使用时，将水泥干粉和砂的混合体充分填充到预混腔中；传统小导管或管棚超前支护注浆需要岩体有较多的裂隙或孔隙才可以，而饱水塑性黏土的孔隙率低，隔水性高，浆液难以向周边扩散，注浆使得黏土含水量更高，黏土变得更加稀软，围岩强度进一步降低。因此，本申请将利用饱水塑性黏土的含水量多的特点，通过超前支护装置将水泥干粉和砂的混合体打入围岩中，将密封件从围岩中拔出，水泥干粉和砂的混合体吸收周边黏土中的水分后硬化成混凝土，并与连接件形成钢筋砼柱体，同时周边黏土由于失水而出现一定程度的固结，黏土强度得到提高，提高强度后的黏土与钢筋砼柱体组合作用，提高围岩整体性及自稳性，实现超前预加固功能；本发明相比现有超前支护方式，从原理上进行了极大改进，有效结合了塑性黏土含水量高的特点，在技术原理上由注浆固结改变为吸水固结；通过本申请，饱水塑性黏土固结效果好，大幅提升隧道围岩的自稳性，改善洞内作业环境，降低作业安全风险。

优选的，所述导向帽的外形是圆锥，通过圆锥结构的导向帽，降低超前支护装置打入隧道围岩的阻力，精准的分布在围岩的各处，极大的提高了围岩自稳性。