[发明专利]一种管幕与竹筋注浆锚杆联合支护结构及方法

权利要求书

1.一种管幕与竹筋注浆锚杆联合支护结构，其特征在于：包括有数个管幕钢管和数个水平竹筋注浆锚杆，管幕钢管与水平竹筋注浆锚杆交替布置，管幕钢管与水平竹筋注浆锚杆形成的加筋注浆帷幕一起组合形成大刚度的共同支护受力体系。

2.根据权利要求1所述的一种管幕与竹筋注浆锚杆联合支护结构，其特征在于：所述的管幕钢管内填充有水泥混凝土。

3.一种管幕与竹筋注浆锚杆联合支护方法，其特征在于：其方法如下所述：

步骤一、构筑顶管工作井和接收井；

步骤二、管幕钢管布设，布设顺序为以横断面中轴线为基准由下往上对称进行；

步骤三、管幕钢管间水平竹筋注浆锚杆施工并注浆，在钢管间形成水平加筋注浆帷幕，水平竹筋注浆锚杆的个数由设计的钢管间距而定；

步骤四、根据需要在管幕钢管内填充混凝土；

步骤五、在管幕与竹筋注浆锚杆联合支护结构内开挖，边开挖边支撑；

步骤六、逐段构筑内部结构，并逐步拆除管幕旋喷法支护结构内支撑，最终形成完整的地下结构。

4.根据权利要求3所述的一种管幕与竹筋注浆锚杆联合支护方法，其特征在于：所述的步骤二中管幕钢管布设方法有：定向钻进法、水平螺旋钻进法、夯管施工法、顶管法和微型顶管法，其中顶管法的施工方法如下：

(1)管幕钢管的制备：管幕钢管直径取0.3m-2m；

(2)土体加固：管幕钢管顶进前先对洞口处土体按设计要求进行加固，土体加固可在工作井施工时进行；

(3)穿墙出洞：在出洞前先割掉预埋钢盒外侧钢板，并将止水钢环焊接到预埋钢盒的外侧，再将止水橡胶圈安装在止水钢环上，在准备出洞时，将钢盒内侧挡土钢板割掉，清理预留孔内的杂物后立即将工具头推进预埋孔，缩短停顿时间，使止水橡胶圈紧抱工具头外壳发挥止水作用，顶管穿墙时要防止工具头下跌，在穿墙的初期，因入土较小，工具头的自重仅由两点支撑，其中一点是导轨，另一点是入土较浅的土体，一方面要带一个向上的初始角，另一方面穿墙管下部要有支托，并且加强管段与工具管、管段与管段之间的连接，此外，工具管的推进一定要迅速，不使穿墙管内的土体暴露时间太长；

(4)正常顶进：管道出洞成功后，开始正常顶进，在管节推进的同时，顶管机大刀盘切削前方土体排出，通过管节一节节向前推进，顶管机不断推进最后到达接收井，形成整段通道；

(5)管幕钢管纵向接头：接头通过焊接环形和竖向加筋板加固管道端部，增加其刚度，在其加固的环形加筋板上，连接螺栓，进行施工过程中的限位和固定，在插口上设置两道氯丁橡胶密封圈进行防水，接头要有一定转角的适应能力；

(6)进入接收井：顶管机接近接收井前到达土体加固范围后，应放慢顶进速度，使顶管机慢慢切削土体，形成一个较完整的止水孔，通过测量定出顶管机出口的具体位置，将接收井工具头位置的混凝土护壁凿除，当顶管机进入接收井边时，顶管机要快速顶进，直到顶管机完全顶出接收井；

(7)管幕泥浆置换：在管幕顶进结束后，为防止管幕出现滞后沉降，按设计要求的材料将顶进过程中的触变泥浆置换掉，置换时利用压注触变泥浆的系统及管路进行，压注顺序：从第一节管依次向后进行；

(8)管幕混凝土灌注及填充：管幕顶进完成之后，采用微膨胀混凝土进行填充，施工完后要用锤击和超声波检测混凝土密实程度及与钢管之间是否密贴；

(9)管幕润滑减阻：采用膨润土触变泥浆注入管道与周围土层之间的环状空间中，实现减小顶进管道与地层之间的摩擦阻力，注浆为三部分，机尾同步注浆、沿线管道补浆及洞口处的注浆，触变泥浆的基本成分由膨润土和水组成，另外，根据不同的土体掺入不同聚合物的外掺剂来调节泥浆性能以满足使用要求。

5.根据权利要求3所述的一种管幕与竹筋注浆锚杆联合支护方法，其特征在于：所述的步骤三中水平竹筋注浆锚杆施工的施工要求如下：

在靠近地下结构的竹筋注浆锚杆距离内部结构边300-400mm，每根竹筋注浆锚杆的开孔间距为0.5-0.8m，竹筋注浆锚杆的长度为沿地下结构长度通长布置，竹筋注浆锚杆的注浆管直径通常为108mm或127mm。