權利要求書： 1.隧道開挖超前支護方法，其特征在于：包括以下步驟：S1、制備注混凝土小導管(1)

在小導管內(nèi)部灌注混凝土，將混凝土振動密實，混凝土終凝后得到注混凝土小導管(1)，其中小導管由無縫鋼管制得，小導管的管身無開孔、前端呈錐形；

S2、支撐架支護施工

在隧道內(nèi)安裝并固定支撐架；在支撐架的位置對隧道進行測量定位，確定小導管施工孔位，再在各個小導管施工孔位分別進行鉆孔，鉆孔方向與隧道方向的夾角為10～15°并指向掌子面(2)；

S3、安裝注混凝土小導管(1)

將注混凝土小導管(1)從各個鉆孔位置打入或頂入，并將各根注混凝土小導管(1)分別與支撐架固定連接；注混凝土小導管(1)埋入圍巖的部分在隧道方向的投影相互搭接。

2.如權利要求1所述的隧道開挖超前支護方法，其特征在于：步驟S1中，小導管內(nèi)灌注的混凝土的骨料最大粒徑不超過小導管內(nèi)徑的1/4，在灌注過程中將小導管豎立在振動設備上進行振動，將混凝土振動密實，待混凝土終凝后堆存?zhèn)溆谩?br />
3.如權利要求1或2所述的隧道開挖超前支護方法，其特征在于：步驟S2中，支撐架為鋼拱架(3)，鋼拱架(3)包括中部的拱形段，以及拱形段兩端的立柱段，鋼拱架(3)在隧道內(nèi)間隔安裝并固定；或者，支撐架包括鋼格柵和邊墻架，鋼格柵呈拱形，鋼格柵的兩側(cè)分別連接邊墻架。

4.如權利要求3所述的隧道開挖超前支護方法，其特征在于：步驟S2中，鋼拱架(3)上還焊接連接多個鉆孔定位環(huán)，鉆孔定位環(huán)的孔徑大于注混凝土小導管(1)的直徑；或者，鋼格柵上預留多個鉆孔定位孔，鉆孔定位孔的孔徑大于注混凝土小導管(1)的直徑。

5.如權利要求4所述的隧道開挖超前支護方法，其特征在于：步驟S2中，所述鋼拱架(3)通過鎖腳錨桿及縱向連接筋進行固定。

6.如權利要求4所述的隧道開挖超前支護方法，其特征在于：步驟S3中，注混凝土小導管(1)通過錘擊打入或鉆機頂入，注混凝土小導管(1)的外露端與支撐架之間焊接連接。

說明書： 隧道開挖超前支護方法技術領域[0001] 本發(fā)明涉及隧道施工技術領域，具體是一種適用于地下水發(fā)育、存在軟弱破碎圍巖隧道開挖施工的超前支護方法。

背景技術[0002] 在地下水發(fā)育、圍巖較差地段開挖施工，為避免因圍巖變形導致掌子面失穩(wěn)、隧洞塌方，需采取超前支護措施以保證施工安全?，F(xiàn)有隧道開挖超前支護方式主要有管棚、水平

旋噴樁、注漿小導管、超前錨桿等。其中，管棚和水平旋噴樁技術較為復雜，成本較高。超前

錨桿加固效果有限，對地質(zhì)條件有一定要求，不適用于地下水發(fā)育、松散軟弱的圍巖洞段。

注漿小導管應用較為廣泛，普遍應用于松散軟弱圍巖洞段，但存在工序較為復雜、縫隙封堵

不嚴導致的漿液浪費嚴重、施工進度慢、在地下水較為發(fā)育或松散巖土體圍巖洞段固結(jié)效

果差且較難控制等問題。

發(fā)明內(nèi)容[0003] 本發(fā)明的目的在于：在注漿小導管技術的基礎上，為在地下水發(fā)育、軟弱破碎圍巖洞段開挖施工提供一種技術簡單、操作性強、造價低且切實有效的超前支護方法。

[0004] 本發(fā)明實現(xiàn)上述目的所采用的技術方案是：隧道開挖超前支護方法，包括以下步驟：

[0005] S1、制備注混凝土小導管[0006] 在小導管內(nèi)部灌注混凝土，將混凝土振動密實，混凝土終凝后得到注混凝土小導管；

[0007] 具體的：步驟S1中，小導管由無縫鋼管制得，小導管的管身無開孔、前端呈錐形；小導管內(nèi)灌注的混凝土的骨料最大粒徑不超過小導管內(nèi)徑的1/4，在灌注過程中將小導管豎

立在振動設備上進行振動，將混凝土振動密實，待混凝土終凝后堆存?zhèn)溆谩?br />
[0008] S2、支撐架支護施工[0009] 在隧道內(nèi)安裝并固定支撐架；在支撐架的位置對隧道進行測量定位，確定小導管施工孔位，再在各個小導管施工孔位分別進行鉆孔，鉆孔方向與隧道方向呈銳角；

[0010] 進一步的是：步驟S2中，鉆孔的方向與隧道方向的夾角為10～15°并指向掌子面。[0011] 進一步的是：步驟S2中，支撐架為鋼拱架，鋼拱架包括中部的拱形段，以及拱形段兩端的立柱段，鋼拱架在隧道內(nèi)間隔安裝并固定；或者，支撐架包括鋼格柵和邊墻架，鋼格

柵呈拱形，鋼格柵的兩側(cè)分別連接邊墻架。

[0012] 更進一步的是：步驟S2中，鋼拱架上還焊接連接多個鉆孔定位環(huán)，鉆孔定位環(huán)的孔徑大于注混凝土小導管的直徑；或者，鋼格柵上預留多個鉆孔定位孔，鉆孔定位孔的孔徑大

于注混凝土小導管的直徑。

[0013] 具體的：步驟S2中，所述鋼拱架通過鎖腳錨桿及縱向連接筋進行固定。[0014] S3、安裝注混凝土小導管[0015] 將注混凝土小導管從各個鉆孔位置打入或頂入，并將各根注混凝土小導管分別與支撐架固定連接；

[0016] 具體的：步驟S3中，注混凝土小導管通過錘擊打入或鉆機頂入，注混凝土小導管的外露端與支撐架之間焊接連接。

[0017] 進一步的是：步驟S3中，注混凝土小導管埋入圍巖的部分在隧道方向的投影相互搭接。

[0018] 本發(fā)明的有益效果是：隧道開挖超前支護方法在地下水發(fā)育、軟弱破碎圍巖洞段開挖可以普遍采用，加固尚未開挖的巖土體，防止掌子面發(fā)生塌方，保證施工安全，具有以

下幾點優(yōu)點：第一、制作工藝較為簡單，可操作性強且切實有效，尤其適用于地下水發(fā)育、軟

弱破碎圍巖洞段。第二、成本低，節(jié)約了工程投資，并降低了施工安全風險。第三、小導管內(nèi)

灌注混凝土，混凝土終凝得到注混凝土小導管，加強了小導管的抗彎性能。第四、注混凝土

小導管的直徑相較于錨桿直徑較大，可最大限度減少小導管之間暴露的松散巖土體，降低

了因縫隙較大而松散土體不斷掉落，最終發(fā)生塌方的風險。第五、省略了灌漿環(huán)節(jié)，避免了

灌漿材料的浪費；同時可提前批量生產(chǎn)注混凝土小導管，節(jié)約了中間的灌漿時間，加快了施

工進度。

[0019] 支撐架為鋼拱架，鋼拱架上還焊接連接多個鉆孔定位環(huán)，便于鉆孔就位和施工。附圖說明[0020] 圖1是本發(fā)明隧道開挖超前支護方法的實施例的流程圖。[0021] 圖2是本發(fā)明隧道開挖超前支護方法中注混凝土小導管布置縱剖面示意圖。[0022] 圖3是本發(fā)明隧道開挖超前支護方法中注混凝土小導管布置橫截面示意圖。[0023] 圖中零部件、部位及編號：注混凝土小導管1、掌子面2、鋼拱架3。具體實施方式[0024] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。[0025] 參考圖1，本發(fā)明隧道開挖超前支護方法，先進行施工準備，再包括以下步驟：[0026] S1、制備注混凝土小導管[0027] 在地下水發(fā)育、存在軟弱破碎圍巖洞段，采用注混凝土小導管用于聯(lián)合支撐架進行超前支護。注混凝土小導管是在小導管內(nèi)部灌注混凝土，將混凝土振動密實，混凝土終凝

后得到的。小導管由無縫鋼管制得，小導管的管身無開孔、前端呈錐形；小導管內(nèi)灌注按一

定比例配置的混凝土，小導管內(nèi)灌注的混凝土的骨料最大粒徑不超過小導管內(nèi)徑的1/4，混

凝土用于加強小導管的承載力及抗彎性能，在灌注過程中可將小導管豎立固定在振動設備

上進行振動，將混凝土振動密實，待混凝土終凝后堆存?zhèn)溆谩Ｆ渲?，振動設備包括振動裝置、

安放平板和固定裝置，安放平板固定在振動裝置上，灌注混凝土的小導管放置于安放平板，

通過固定裝置固定于安放平板上，振動裝置帶動小導管振動，實現(xiàn)將混凝土振動密實的目

的。

[0028] 在圖1中，“小導管制備”是指根據(jù)設計要求，選用現(xiàn)有的無縫鋼管，無縫鋼管管身不打花孔、前端加工成錐形的處理過程。為了確定最佳的混凝土配合比，還需要進行試驗以

及效果分析；確定最佳的配合比后，再按照該最佳配合比在小導管內(nèi)部灌注混凝土并振動

密實，最終得到注混凝土小導管。

[0029] S2、支撐架支護施工[0030] 在隧道內(nèi)安裝并固定支撐架；然后在支撐架的位置對隧道進行測量定位，確定小導管施工孔位；最后在各個小導管施工孔位分別進行鉆孔。

[0031] 支撐架主要用于與注混凝土小導管進行聯(lián)合支護，也具有便于鉆孔定位以及輔助鉆孔施工的作用。圖1中，“測量定位”包括對支撐架施工位置的測量定位和施工，以及對小

導管施工孔位的測量定位。

[0032] 支撐架可選用鋼拱架3，如圖3所示，鋼拱架3包括中部的拱形段，以及拱形段兩端的立柱段。鋼拱架3按設計參數(shù)制作、按照施工要求進行施工安裝，鋼拱架3在隧道內(nèi)間隔安

裝并固定，參見圖2。例如，鋼拱架3通過鎖腳錨桿固定，各個鋼拱架3之間還通過縱向連接筋

相連，從而使各個鋼拱架3之間連接固定。鋼拱架3安裝固定后，在鋼拱架3上按設計參數(shù)進

行測量定位，定出小導管施工孔位，最后進行鉆孔。鉆孔方向與隧道方向呈銳角，例如鉆孔

的方向與隧道方向的夾角為10～15°并指向掌子面2，如圖2所示。參考圖1，鉆孔作業(yè)之后需

要進行清孔和轉(zhuǎn)孔試驗，確保成孔質(zhì)量。鉆孔采用普通鉆桿，嚴格按小導管施工孔位進行作

業(yè)，施鉆過程中及時觀察鉆桿方向及外插角度，當發(fā)現(xiàn)方向及外插角偏差較大時應予以調(diào)

整，以保證鉆孔按設計要求完成。

[0033] 為了確保在鋼拱架3轉(zhuǎn)孔的位置的準確，以及便于轉(zhuǎn)孔施工，鋼拱架3上還可以預先焊接連接多個鉆孔定位環(huán)，鉆孔定位環(huán)焊接連接于鋼拱架3拱形段的外側(cè)，鉆孔定位環(huán)在

鋼拱架3上的環(huán)向間距根據(jù)小導管施工孔位最小間距確定。鉆孔定位環(huán)的孔徑大于注混凝

土小導管1的直徑。

[0034] 此外，支撐架除了可選用鋼拱架3，還可以選用鋼格柵。即撐架包括鋼格柵和邊墻架，鋼格柵呈拱形，鋼格柵的兩側(cè)分別連接邊墻架。邊墻架從鋼格柵兩側(cè)對其形成支撐固定

作用。鋼格柵上預留多個鉆孔定位孔，鉆孔定位孔的孔徑大于注混凝土小導管1的直徑。

[0035] S3、安裝注混凝土小導管1[0036] 將注混凝土小導管1從各個鉆孔位置打入或頂入，即對應于圖1中的“小導管安裝”步驟；然后將各根注混凝土小導管1分別與支撐架固定連接。注混凝土小導管1可通過錘擊

打入或鉆機頂入，注混凝土小導管1的外露端與支撐架之間焊接連接，即對應于圖1中的“管

尾與鋼支撐焊連”，防止注混凝土小導管1發(fā)生位移。施工過程中，注混凝土小導管1頂入長

度不小于設計長度的90％。

[0037] 參見圖2，將注混凝土小導管1在隧道方向進行投影，混凝土小導管1的外露長度a用于與支撐架固定連接，故a＞0；相鄰兩圈注混凝土小導管1之間的間距b根據(jù)設計參數(shù)確

定；注混凝土小導管1埋入圍巖的部分在隧道方向的投影相互搭接，搭接長度c＞0。