本發(fā)明涉及隧道初支領域。更具體地說，本發(fā)明涉及一種隧道初支結構及其施工方法。

背景技術：

近年來，隨著國內交通事業(yè)的進一步發(fā)展，更多的公鐵路項目得到批準和實施，隧道工程由于可以克服兩地高程和縮短平面距離被廣泛的運用在公鐵路工程中。我國地域廣袤，地形地質條件復雜、多樣，修建的各類隧道會遇到不同特征的圍巖類別，其中，在城市地鐵和山嶺隧道進洞段經(jīng)常遇見粉砂地層、破碎帶等軟弱破碎圍巖。軟弱破碎圍巖一般具有風化程度高、巖土體強度低、含水量大等特點，在隧道開挖中容易引發(fā)圍巖失穩(wěn)和沉降大變形。

噴錨支護是目前運用最為廣泛的初支手段之一。噴錨支護是在開挖后的隧道面上噴射混凝土和施工掛網(wǎng)錨桿，在一個工作循環(huán)中如果噴錨的區(qū)域面積太小，那么設備進出場所占用的時間相對較長，整個循環(huán)的工作效率較低；如果一次噴射區(qū)域面積太大，那么噴射區(qū)域在噴射混凝土前將暴露的時間長、暴露面積大，不利于圍巖的自身穩(wěn)定，特別是在軟弱破碎圍巖中掘進時應避免長時間、大面積的暴露。因此，如何安全、高效的軟弱破碎圍巖隧道進行快速支護是一個技術難點。

技術實現(xiàn)要素：

為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，提供了一種隧道初支結構，鋪設在開挖完畢的隧道輪廓面上，所述隧道初支結構包括：

水泥毯，其鋪設在所述隧道輪廓面上；所述水泥毯中加入鋼纖維；

鋼筋網(wǎng)片，其鋪設在所述水泥毯上；以及

鋼拱架，其沿著所述隧道輪廓面架設，且頂在所述鋼筋網(wǎng)片上，為所述鋼筋網(wǎng)片提供支撐。

一種隧道初支結構的施工方法，包括以下步驟：

步驟一、將水泥毯鋪設在開挖完畢的隧道輪廓面上；

步驟二、待所述水泥毯安裝完成之后，向所述水泥毯噴淋水，當水泥毯完全潮濕后停止噴淋；

步驟三、當所述水泥毯風干后，在所述水泥毯上鋪蓋鋼筋網(wǎng)片，并沿著所述隧道輪廓面架設安裝鋼拱架，鋼拱架頂在所述鋼筋網(wǎng)片上，為所述鋼筋網(wǎng)片提供支撐。

根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施方案，所述的隧道初支結構的施工方法，所述水泥毯由多塊水泥毯單元搭接而成；所述鋼拱架為若干個，相鄰鋼拱架之間相隔一定距離；每個所述水泥毯單元沿隧道軸向方向的長度為d，單位為m，

d＝n×d+2δ

其中，

n——循環(huán)個數(shù)，取1～2；

δ——相鄰兩個所述水泥毯單元之間的搭接長度，取0.1m；

d——相鄰兩個所述鋼拱架的間距，0.5～0.8m。

根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施方案，所述的隧道初支結構的施工方法，若所述隧道輪廓面表面存在凹陷或凸起，當所述凸起高度超過10cm時，對所述凸起進行修理，當所述凹陷深度超過10cm時，在該凹陷區(qū)域增加錨釘。

根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施方案，所述的隧道初支結構的施工方法，每塊所述水泥毯的中部均預設貫通孔，其采用閥門實現(xiàn)啟閉，一根主柔性管道穿過所述貫通孔進入所述水泥毯與隧道圍巖之間，且所述水泥毯貼附于所述隧道圍巖之間的一面固定若干根柔性管道，所有的所述柔性管道的一端均可拆卸連接于所述主柔性管道進入所述水泥毯與隧道圍巖之間的一端；

且在所述步驟二水泥毯完全潮濕之后，通過所述主柔性管道向所述水泥毯與隧道圍巖之間灌注連接膠，灌注完畢，拆除所述主柔性管道，且關閉所述閥門。

根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施方案，所述的隧道初支結構的施工方法，還設置加固錨桿，其穿過所述鋼筋網(wǎng)片以及所述水泥毯，將所述鋼筋網(wǎng)片以及所述水泥毯固定在所述隧道輪廓面上。

根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施方案，所述的隧道初支結構的施工方法，所述水泥毯中加入鋼纖維，以增強所述水泥毯的力學強度，厚度為10mm的水泥毯每平方米水泥毯添加鋼纖維重量建議為2500g-4000g。

根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施方案，所述的隧道初支結構的施工方法，所述水泥毯通過錨釘固定在所述隧道輪廓面上，所述錨釘呈l型。

根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施方案，所述的隧道初支結構的施工方法，所述步驟二中，當水泥毯完全潮濕并有水滴形成時，停止噴淋。

根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施方案，所述的隧道初支結構的施工方法，平均每平方米水泥毯噴淋水的質量為8-10kg。

本發(fā)明至少包括以下有益效果：采用本發(fā)明提供的技術方案，可以適用軟弱破碎圍巖地層中隧道掘進的快速初支，該發(fā)明提供的技術方案在實施時，其效率不受場地大小和噴錨區(qū)域面積影響，避免了機械噴錨中長時間、大面積暴露圍巖的問題，有利于發(fā)揮圍巖的自穩(wěn)能力；該發(fā)明中形成的水泥毯初噴層具有較好完整性，可以避免洞頂塊石墜落帶來的傷害；同時，該發(fā)明中所噴淋的是清水，不但避免了機械噴射所產(chǎn)生的粉塵，而且噴淋的清水也可以對掌子面附近的空氣進行凈化，有利于作用人員的身體健康。

本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實踐而為本領域的技術人員所理解。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中隧道初支結構的結構示意圖。

圖2為圖1中a處的放大示意圖。

圖3為本發(fā)明中水泥毯的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。

以下描述用于揭露本發(fā)明以使本領域技術人員能夠實現(xiàn)本發(fā)明。以下描述中的優(yōu)選實施例只作為舉例，本領域技術人員可以想到其他顯而易見的變形。在以下描述中界定的本發(fā)明的基本原理可以應用于其他實施方案、變形方案、改進方案、等同方案以及沒有背離本發(fā)明的精神和范圍的其他技術方案。

本領域技術人員應理解的是，在本發(fā)明的揭露中，術語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”等指示的方位或位置關系是基于附圖所示的方位或位置關系，其僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此上述術語不能理解為對本發(fā)明的限制。

可以理解的是，術語“一”應理解為“至少一”或“一個或多個”，即在一個實施例中，一個元件的數(shù)量可以為一個，而在另外的實施例中，該元件的數(shù)量可以為多個，術語“一”不能理解為對數(shù)量的限制。

如圖1-3所示，本發(fā)明的一優(yōu)選實施方案提供一種隧道初支結構的施工方法，包括以下步驟：

步驟一、將水泥毯2鋪設在開挖完畢的隧道輪廓面上；

步驟二、待所述水泥毯2安裝完成之后，向所述水泥毯2噴淋水，當水泥毯完全潮濕后停止噴淋；

步驟三、當所述水泥毯2風干后，在所述水泥毯2上鋪蓋鋼筋網(wǎng)片3，并沿著所述隧道輪廓面架設安裝鋼拱架，鋼拱架頂在所述鋼筋網(wǎng)片上，為所述鋼筋網(wǎng)片提供支撐。

安裝好的隧道初支結構如下所示，所述隧道初支結構包括：水泥毯2，其鋪設在所述隧道輪廓面上；鋼筋網(wǎng)片3，其鋪設在所述水泥毯2上；以及鋼拱架4，其沿著所述隧道輪廓面架設，且頂在所述鋼筋網(wǎng)片3上，為所述鋼筋網(wǎng)片3提供支撐。

上述實施方案主要適用于軟弱破碎圍巖的隧道輪廓面，在軟弱破碎圍巖開挖后，用人工或機械的辦法將水泥毯2鋪蓋到隧道輪廓面上，為了方便安裝固定水泥毯，在水泥毯上面預留鉚釘孔21，通過錨釘1穿過所述鉚釘孔21將水泥毯2固定在隧道輪廓面。擬初支區(qū)域都固定水泥毯2后，利用噴淋的方法向水泥毯2噴射清水至水泥毯2潮濕，等待水泥毯強度提升后，進行鋼筋網(wǎng)片安裝和立鋼拱架。對于圍巖穩(wěn)定性差或者存在明顯超欠挖現(xiàn)象，可以適當增加錨釘孔的密度。采用本發(fā)明提供的技術方案，可以適用軟弱破碎圍巖地層中隧道掘進的快速初支，該發(fā)明提供的技術方案在實施時，其效率不受場地大小和噴錨區(qū)域面積影響，避免了機械噴錨中長時間、大面積暴露圍巖的問題，有利于發(fā)揮圍巖的自穩(wěn)能力；該發(fā)明中形成的水泥毯初噴層具有較好完整性，可以避免洞頂塊石墜落帶來的傷害；同時，該發(fā)明中所噴淋的是清水，不但避免了機械噴射所產(chǎn)生的粉塵，而且噴淋的清水也可以對掌子面附近的空氣進行凈化，有利于作用人員的身體健康。

考慮到噴淋水量過大或者過小，都會對水泥毯的性能產(chǎn)生影響，其中，所述步驟二中，當水泥毯完全潮濕并有水滴形成時，停止噴淋。向所述水泥毯2噴淋水，一般要求平均每平方米水泥毯噴淋水的質量為8～10kg，對于地下水豐富地區(qū)，噴淋水的質量可靈活減少，加入可以降低至6～8kg。

所述水泥毯通過錨釘固定在所述隧道輪廓面上，所述錨釘1呈l型，這樣其一端連接插入隧道輪廓面內，另一端可壓住所述水泥毯2。對于一些欠穩(wěn)區(qū)域，錨釘長度可適當加長。

根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施方案，所述的隧道初支結構的施工方法，所述水泥毯由多塊水泥毯單元搭接而成；所述鋼拱架為若干個，相鄰鋼拱架之間相隔一定距離；每個所述水泥毯單元沿隧道軸向方向的長度為d，單位為m，

d＝n×d+2δ

其中，

n——循環(huán)個數(shù)，取1～2；

δ——相鄰兩個所述水泥毯單元之間的搭接長度，取0.1m；

d——相鄰兩個所述鋼拱架的間距，0.5～0.8m。

根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施方案，所述的隧道初支結構的施工方法，若所述隧道輪廓面表面存在凹陷或凸起，當所述凸起高度超過10cm時，對所述凸起進行修理，當所述凹陷深度超過10cm時，在該凹陷區(qū)域增加錨釘。

根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施方案，所述的隧道初支結構的施工方法，每塊所述水泥毯的中部均預設貫通孔，其采用閥門實現(xiàn)啟閉，一根主柔性管道穿過所述貫通孔進入所述水泥毯與隧道圍巖之間，且所述水泥毯貼附于所述隧道圍巖之間的一面固定若干根柔性管道，所有的所述柔性管道的一端均可拆卸連接于所述主柔性管道進入所述水泥毯與隧道圍巖之間的一端；

且在所述步驟二水泥毯完全潮濕之后，通過所述主柔性管道向所述水泥毯與隧道圍巖之間灌注連接膠，灌注完畢，拆除所述主柔性管道，且關閉所述閥門。

根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施方案，所述的隧道初支結構的施工方法，還設置加固錨桿，其穿過所述鋼筋網(wǎng)片以及所述水泥毯，將所述鋼筋網(wǎng)片以及所述水泥毯固定在所述隧道輪廓面上。

根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施方案，所述的隧道初支結構的施工方法，所述水泥毯中加入鋼纖維，以增強所述水泥毯的力學強度，厚度為10mm的水泥毯每平方米水泥毯添加鋼纖維重量建議為2500g-4000g。

根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施方案，所述的隧道初支結構的施工方法，平均每平方米水泥毯噴淋水的質量為8-10kg，這個水量既可以保證水泥毯的濕潤度以保證其效果，又刻意避免水量過大，造成水泥毯質量超重，而且也造成了水資源的浪費。

盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。

技術特征：

1.一種隧道初支結構，鋪設在開挖完畢的隧道輪廓面上，其特征在于，所述隧道初支結構包括：

水泥毯，其鋪設在所述隧道輪廓面上；所述水泥毯中加入鋼纖維；

鋼筋網(wǎng)片，其鋪設在所述水泥毯上；以及

鋼拱架，其沿著所述隧道輪廓面架設，且頂在所述鋼筋網(wǎng)片上，為所述鋼筋網(wǎng)片提供支撐。

2.一種隧道初支結構的施工方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、將水泥毯鋪設在開挖完畢的隧道輪廓面上；

步驟二、待所述水泥毯安裝完成之后，向所述水泥毯噴淋水，當水泥毯完全潮濕后停止噴淋；

步驟三、當所述水泥毯風干后，在所述水泥毯上鋪蓋鋼筋網(wǎng)片，并沿著所述隧道輪廓面架設安裝鋼拱架，鋼拱架頂在所述鋼筋網(wǎng)片上，為所述鋼筋網(wǎng)片提供支撐。

3.如權利要求2所述的隧道初支結構的施工方法，其特征在于，所述水泥毯由多塊水泥毯單元搭接而成；所述鋼拱架為若干個，相鄰鋼拱架之間相隔一定距離；每個所述水泥毯單元沿隧道軸向方向的長度為d，單位為m，

d＝n×d+2δ

其中，

n——循環(huán)個數(shù)，取1～2；

δ——相鄰兩個所述水泥毯單元之間的搭接長度，取0.1m；

d——相鄰兩個所述鋼拱架的間距，0.5～0.8m。

4.如權利要求2所述的隧道初支結構的施工方法，其特征在于，若所述隧道輪廓面表面存在凹陷或凸起，當所述凸起高度超過10cm時，對所述凸起進行修理，當所述凹陷深度超過10cm時，在該凹陷區(qū)域增加錨釘。

5.如權利要求2所述的隧道初支結構的施工方法，其特征在于，每塊所述水泥毯的中部均預設貫通孔，其采用閥門實現(xiàn)啟閉，一根主柔性管道穿過所述貫通孔進入所述水泥毯與隧道圍巖之間，且所述水泥毯貼附于所述隧道圍巖之間的一面固定若干根柔性管道，所有的所述柔性管道的一端均可拆卸連接于所述主柔性管道進入所述水泥毯與隧道圍巖之間的一端；

且在所述步驟二水泥毯完全潮濕之后，通過所述主柔性管道向所述水泥毯與隧道圍巖之間灌注連接膠，灌注完畢，拆除所述主柔性管道，且關閉所述閥門。

6.根據(jù)權利要求2所述的隧道初支結構的施工方法，其特征在于，還設置加固錨桿，其穿過所述鋼筋網(wǎng)片以及所述水泥毯，將所述鋼筋網(wǎng)片以及所述水泥毯固定在所述隧道輪廓面上。

7.根據(jù)權利要求2所述的隧道初支結構的施工方法，其特征在于，所述水泥毯中加入鋼纖維，以增強所述水泥毯的力學強度，厚度為10mm的水泥毯每平方米水泥毯添加鋼纖維重量建議為2500g-4000g。

8.根據(jù)權利要求2所述的隧道初支結構的施工方法，其特征在于，所述水泥毯通過錨釘固定在所述隧道輪廓面上，所述錨釘呈l型。

9.根據(jù)權利要求2所述的隧道初支結構的施工方法，其特征在于，所述步驟二中，當水泥毯完全潮濕并有水滴形成時，停止噴淋。

10.根據(jù)權利要求9所述的隧道初支結構的施工方法，其特征在于，平均每平方米水泥毯噴淋水的質量為8-10kg。

技術總結

本發(fā)明公開了一種隧道初支結構，鋪設在開挖完畢的隧道輪廓面上，所述隧道初支結構包括：水泥毯，其鋪設在所述隧道輪廓面上；所述水泥毯中加入鋼纖維；鋼筋網(wǎng)片，其鋪設在所述水泥毯上；以及鋼拱架，其沿著所述隧道輪廓面架設，且頂在所述鋼筋網(wǎng)片上，為所述鋼筋網(wǎng)片提供支撐。本發(fā)明還提供了該隧道初支結構的施工方法。本發(fā)明可以適用軟弱破碎圍巖地層中隧道掘進的快速初支，該發(fā)明提供的技術方案在實施時，其效率不受場地大小和噴錨區(qū)域面積影響，避免了機械噴錨中長時間、大面積暴露圍巖的問題，有利于發(fā)揮圍巖的自穩(wěn)能力。

技術研發(fā)人員：袁青;熊齊歡;楊釗;陳培帥;楊林;吳忠仕;張子平;陳世豪;江鴻;褚存;梁曉騰;王偉;唐湘隆;李傲贏;肖靖;馮德定;唐祖陽;黃威;楊睿;李雪松;任夢;羅會武;李德杰;楊本亮;李勇智

受保護的技術使用者：中交第二航務工程局有限公司

技術研發(fā)日：2021.03.23

技術公布日：2021.07.23