专利名称：铁路隧道深埋富水软弱带围岩超前支护构造的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及铁路隧道，特别涉及一种适用于铁路隧道深埋富水软弱带围岩的大口径水平管幕超前支护构造。
背景技术：
随着我国铁路尤其是山区铁路的迅速发展，山岭隧道越来越多，受曲线半径的限制，铁路隧道需穿越山岭，这些地区广泛分布各种地质构造带，特别是会遇到断层软弱带。 这类断层具有深埋、富水、软弱带呈夹层状的特点，施工中极易发生大规模涌水突泥、地表塌陷，造成投资大幅增加、工期滞后、破坏地表环境和居民区甚至危及施工人员生命安全、 留下运营安全隐患等严重后果。对于浅埋地段的断层带，常规的处理方法是超前注浆加固围岩，采用环向间距一般为0. 3 0. 4m的cpl08mm (或cpl59mm)大管棚作为超前支护结构，短进尺分部开挖， 初期支护快速封闭成环，二次衬砌及时跟进，安全快速通过断层软弱带。但对于深埋富水断层软弱带，若仍采用常规的cpl08mm (或cpl59mm)大管棚超前支护结构，其0. 3 0.細的环向间距，无法实现管棚之间的咬合，施工中极易发生管涌导致突水涌泥，对施工人员生命及机械设备安全造成重大危害的风险极大，此外，深埋富水软弱带地段围岩压力大，在地下水作用下，该超前支护结构难以保证围岩稳定和结构的安全，极易发生坍塌事故。现有的大口径水平管幕主要用于隧道洞口和下穿道路等方面，在隧道洞内深埋地段尚无施工案例。管幕间的咬合是通过钢管自带的插销连接来实现的，这种连接没有达到紧密咬合的程度，因而不能消除管涌的危险，不适用于隧道深埋富水地段。由于钢管自带插销，为非正圆截面，管幕施作时不能螺旋钻进，须采用夯管锤顶进，在顶进过程中遇到孤石可能造成插销构件扭曲变形，难以实现拼接。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种铁路隧道深埋富水软弱带围岩超前支护构造，能够在纵向提供强有力的支撑，有效阻隔地下水，防止发生管涌导致大规模涌水突泥，保证施工安全。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下本实用新型的铁路隧道深埋富水软弱带围岩超前支护构造，其特征是沿隧道开挖轮廓线设置大口径水平管幕，该大口径水平管幕包括间隔设置混凝土桩，以及设置在相邻两混凝土桩之间且与之形成咬合的钢管混凝土桩。本实用新型的有益效果是，采用抗弯能力强、纵向支撑跨度大的大口径水平管幕， 能够支撑常规大管棚难以承担的深埋断层带围岩荷载，能够在纵向提供强有力的支撑；采用钢管混凝土桩与混凝土桩咬合的方式，解决了传统插销连接不能紧密咬合的困难，有效阻隔地下水，防止发生管涌导致大规模涌水突泥，保证施工安全；施工操作更简单，在洞内深埋地段更容易实现。
本说明书包括如下二幅附图图1是本实用新型铁路隧道深埋富水软弱带围岩超前支护构造的断面示意图；图2是本实用新型铁路隧道深埋富水软弱带围岩超前支护构造与隧道开挖后初期支护与二次衬砌跟进的纵断面示意图。图中示出构件、部位名称及所对应标记大口径水平管幕10、钢管混凝土桩11、混凝土桩12、初期支护钢架20、二次衬砌30。
具体实施方式
以下结合附图和实例对本实用新型进一步说明。参照图1，本实用新型的铁路隧道深埋富水软弱带围岩超前支护构造，沿隧道开挖轮廓线设置大口径水平管幕10，该大口径水平管幕10包括间隔设置混凝土桩12，以及设置在相邻两混凝土桩12之间且与之形成咬合的钢管混凝土桩11。采用钢管混凝土桩11与混凝土桩12咬合的方式，可有效解决传统插销连接不能紧密咬合的困难，能有效阻隔地下水，防止发生管涌导致大规模涌水突泥，保证施工安全。大口径水平管幕10能够支撑常规大管棚难以承担的深埋断层带围岩荷载，能够在纵向提供强有力的支撑。本实用新型施工操作更简单，在洞内深埋地段更容易实现。作为超前支护，隧道开挖前先在隧道开挖轮廓线外钻孔施作大口径水平管幕10， 一般设置部位为沿隧道开挖轮廓线拱部120°范围，可根据实际工程需要调整设置范围，如拱墙180°范围、拱墙范围等。大口径水平管幕10的直径应根据隧道埋深、断层软弱带物质物理力学参数和现场施工条件确定。参照图1，实现桩与桩的咬合分为三步。第一步，先间隔跳孔进行跟管钻孔，钻孔完成后抽出钻头，在套管内放置塑料管，塑料管壁应开孔，灌注混凝土时，浆液能够渗透进周边围岩；第二步，拔出钢套管，在塑料管中灌注混凝土，形成混凝土桩12 ；第三步，在已灌注的混凝土桩12之间直接跟管钻孔并灌注混凝土，形成钢管混凝土桩11，使钢管混凝土桩11 与混凝土桩12紧密咬合。参照图2示出的施工步骤，隧道周边施作大口径水平管幕10，钢管混凝土桩11与混凝土桩12咬合完成后，隧道短进尺开挖，及时架立初期支护钢架20，初期支护钢架20规格应与大口径水平管幕10承载能力相匹配；大口径水平管幕10和初期支护钢架20构成支护体系共同承担围岩压力，同时应按照大口径水平管幕10允许的安全距离及时跟进二次衬砌30。以上所述只是用图解说明本实用新型铁路隧道深埋富水软弱带围岩超前支护构造的一些原理，并非是要将本实用新型局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本实用新型所申请的专利范围。
权利要求1.铁路隧道深埋富水软弱带围岩大口径水平管幕超前支护构造，其特征是沿隧道开挖轮廓线设置大口径水平管幕(10)，该大口径水平管幕(10)包括间隔设置混凝土桩(12)， 以及设置在相邻两混凝土桩(1 之间且与之形成咬合的钢管混凝土桩(11)。
2.如权利要求1所述的铁路隧道深埋富水软弱带围岩大口径水平管幕超前支护构造， 其特征是所述大口径水平管幕(10)沿隧道开挖轮廓线拱部120°范围设置。
3.如权利要求1所述的铁路隧道深埋富水软弱带围岩大口径水平管幕超前支护构造， 其特征是所述大口径水平管幕(10)沿隧道开挖轮廓线拱墙180°范围设置。
专利摘要铁路隧道深埋富水软弱带围岩大口径水平管幕超前支护构造，能够在纵向提供强有力的支撑，有效阻隔地下水，防止发生管涌导致大规模涌水突泥，保证施工安全。它包括沿隧道开挖轮廓线设置大口径水平管幕(10)，该大口径水平管幕(10)包括间隔设置混凝土桩(12)，以及设置在相邻两混凝土桩(12)之间且与之形成咬合的钢管混凝土桩(11)。本实用新型的有益效果是，能够支撑常规大管棚难以承担的深埋断层带围岩荷载，能够在纵向提供强有力的支撑，解决了传统插销连接不能紧密咬合的困难，能有效阻隔地下水，防止发生管涌导致大规模涌水突泥，保证施工安全，而且施工操作更简单，在洞内深埋地段更容易实现。
文档编号E21D11/00GK202117686SQ201120212058
公开日2012年1月18日 申请日期2011年6月22日 优先权日2011年6月22日
发明者卿伟宸, 巩江峰, 张磊, 杨昌宇, 林本涛, 汪勇, 游旭, 要美芬, 郑伟, 陈峻, 陶伟明, 高杨 申请人:中铁二院工程集团有限责任公司