[发明专利]砂卵石地层小曲线半径浅埋隧道暗挖法超前支护施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种砂卵石地层小曲线半径浅埋隧道暗挖法超前支护结构，属于隧道施工技术领域。本发明还涉及上述的超前支护结构的施工方法及施工中用的复合式超前小导管。

背景技术

近年来，为解决城市交通拥挤的问题，全国各主要城市均已开始了轨道交通的建设，其中地下线路工程的主要施工方法有盾构法、明挖法及暗挖法。盾构法主要用于地质条件好、线路长、曲线半径大的隧道施工中。明挖法简单易行，但要拆迁和维修大量的地下管网和地面建筑物，不同程度地影响地面交通和商业活动的正常运行和开展，会给附近居民带来很多不方便。暗挖法适用于不宜明挖施工的各种地层，尤其对城区交通运输繁忙、地下管线密布，且对地面沉陷要求严格的情况下修建的浅埋隧道更为适用。

浅埋暗挖法是在新奥法的基础上，针对城市地下工程的特点发展起来的，通过分步开挖和超前支护等辅助工法来确保隧道施工安全，目前隧道浅埋暗挖法超前支护方法主要有大管棚或超前小导管支护方案。砂卵石地层小曲线半径浅埋隧道超前支护存在较大的风险及施工难题：一是由于隧道曲线半径小，随着管棚长度的增加，管棚偏离隧道拱顶的距离逐渐增加，从而限制了大管棚的支护长度；且大管棚施工需管棚工作室，在浅埋隧道中开挖管棚工作室，由于增大了开挖断面从而增加了隧道开挖的风险，所以采用大管棚超前支护方案在小曲线半径浅埋隧道中应用存在较大的局限性和安全风险；二是砂卵石地层中超前小导管打进施工难度大，如采用锤击式打进，由于大直径卵石的存在，锤击式打进无法击碎卵石从而导致导管打进长度有限，且钢管容易反弹从而加剧对地层的扰动，更容易引起塌方；如采用引孔施工工艺，钻杆拔出后砂卵石容易塌孔而使小导管无法顶入；如采用套管跟进施工工艺，因设备较大而需较大的施工空间，在小断面隧道中使用受限，且成本较高、施工进度慢。因此，砂卵石地层小曲线半径浅埋隧道中采用小导管超前支护方案存在较大的施工难度和安全风险。

目前，在砂卵石地区浅埋隧道尽量避免设计成小曲线半径，但部分地区受周边环境影响，不可避免的会出现小曲线浅埋隧道，目前在砂卵石地层小曲线半径浅埋隧道中超前支护尚无成熟、稳定的技术方案。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种施工效率高、施工安全、稳定性好、强度高，超前支护效果好的砂卵石地层小曲线半径浅埋隧道暗挖法超前支护结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种砂卵石地层小曲线半径浅埋隧道暗挖法超前支护结构，其特征是：采用若干根自进式小导管打入隧道掌子面拱顶前端较深地层形成自进式小导管层，采用若干根钢花管打入隧道拱顶地层内形成钢花管层，所述钢花管层位于所述自进式小导管层的上部，所述钢花管和所述自进式小导管交错间隔布置，通过向所述自进式小导管和所述钢花管内注入水泥-水玻璃双浆液对拱顶地层进行注浆加固形成超前支护结构；所述自进式小导管包括钢管和安装在所述钢管前端的合金钻头，所述合金钻头上设置有与所述钢管连通的气孔，所述钢花管包括钢管本体，所述钢管本体的前端呈尖锥状，所述钢管本体的尾部焊接有加强筋，所述钢管本体的管壁上钻有若干个注浆孔，所述钢管本体的尾部设有止浆段，所述自进式小导管的长度大于所述钢花管的长度。

进一步的，为保证支护结构的加固效果，所述自进式小导管的长度为3-6米，外插角为11-17°，横向*纵向间距为0.35*1m；所述钢花管的长度为2-3米，外插角为14-20°，横向*纵向间距为0.35*1m。

进一步的，为保证注浆加固效果，所述钢花管上的注浆孔呈梅花形布置。

本发明还提供了一种砂卵石地层小曲线半径浅埋隧道暗挖法超前支护用的复合式超前小导管，其特征是：包括自进式小导管和钢花管，所述自进式小导管包括钢管和安装在所述钢管前端的合金钻头，所述合金钻头上设置有与所述钢管连通的气孔，所述钢花管包括钢管本体，所述钢管本体的前端呈尖锥状，所述钢管本体的尾部焊接有加强筋，所述钢管本体的管壁上钻有若干个注浆孔，所述钢管本体的尾部设有止浆段，所述自进式小导管的长度大于所述钢花管的长度。

进一步的，所述钢花管上的注浆孔呈梅花形布置，注浆孔的直径为10mm。

进一步的，所述止浆段的长度为距钢管本体的尾部0.5-1m。