[实用新型]一种浅埋暗挖隧道冒顶塌方换拱处理装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种山岭隧道浅埋暗挖法施工的技术领域，尤其是主要针对浅埋暗挖隧道，在开挖阶段山体发生冒顶塌方后，如何处理塌方段以及拱顶下沉段提出的一种浅埋暗挖隧道冒顶塌方换拱处理装置。

背景技术

山岭隧道，特别是那些海拔不高、埋深较浅的短小隧道在采用台阶法开挖时，由于上下台阶拉的过长，仰拱拱架安装不及时，拱圈不能尽早闭合，二次衬砌跟不上等原因，再逢上雨季施工，雨水在山体内大量聚集，拱顶承重剧增，隧道发生冒顶式塌方是常见的工程事故。

隧道发生冒顶塌方后呈现的直接后果是，山上地面出现巨大陷坑，大量土体涌入洞内，塌方段初支钢架几乎全部垮塌，塌方段前后两侧拱顶下沉，初支钢架侵入隧道净空界限。

处理此类隧道塌方事故的方法较多，但是处理效果良莠不齐，安全得不到确切保证。为了规范施工，改善处理效果，提高作业效率，增加安全保障，研究探索一种安全有效、切实可行的隧道冒顶塌方换拱处理工艺对于降低浅埋暗挖山岭隧道的施工风险有着非常重要的意义。

发明内容

本实用新型的目的在于解决上述现有技术的缺点和不足，提供一种浅埋暗挖隧道冒顶塌方换拱处理装置，该浅埋暗挖隧道冒顶塌方换拱处理装置能够在发生冒顶塌方事故后进行浅埋暗挖山岭隧道，能够得到及时有效的技术处理，确保工程质量和施工安全，安全可靠度高、工程质量有保证。

本实用新型解决其技术问题所采用技术方案为：一种浅埋暗挖隧道冒顶塌方换拱处理装置，包括位于山体陷坑下方并用于支护山体的超前管棚、位于超前管棚下方下方的拱顶钢拱架、与拱顶钢拱架两侧连接的拱腰钢拱架、与拱顶钢拱架两侧的拱腰钢拱架底部连接的仰拱钢拱架，仰拱钢拱架的内底部浇筑有仰拱混凝土，拱顶钢拱架和拱腰钢拱架的内侧均浇筑有二次衬砌混凝土；拱顶钢拱架、拱腰钢拱架、仰拱钢拱架安装连接形成闭合环状结构。

进一步的，所述超前管棚上部浇筑有导向墙或搭设有导向支架，超前管棚设有管棚钻孔；导向墙或导向支架能够确保管棚钻孔不偏离支护范围。

进一步的，所述的拱顶钢拱架、拱腰钢拱架、仰拱钢拱架安装连接固定后及仰拱混凝土和二次衬砌混凝土浇筑后形成紧密相连的一体式闭合环状结构，保证各钢拱架成环后支护有力。

进一步的，所述的超前管棚的管棚采用直径为108mm、壁厚为6mm的热轧无缝钢管，超前管棚的支护长度超出处理范围5～8m。

另外，本实用新型还涉及一种浅埋暗挖隧道冒顶塌方换拱处理方法，该处理的步骤为：

（1）山体陷坑回填：隧道发生冒顶塌方后，首先勘察山体原地面的塌陷范围，在山体陷坑周围拉起警戒线，并设置防护网，防止山上人和畜坠入陷坑；在山体陷坑周边开挖截水沟，防止地表水汇入山体陷坑内，渗入隧道，发生二次塌方；施工条件具备后，采用水泥或水泥土回填山体陷坑，每回填一层，须向山体陷坑内喷洒适量的水，保证水泥或水泥土可以硬化，如果是雨中作业，可以免去洒水环节；

（2）超前管棚：管棚钻孔前应先施工形成导向墙或搭设导向支架，管棚采用直径108mm、壁厚6mm的热轧无缝钢管，支护长度超出处理范围5～8m，对热轧无缝钢管内进行浆液至饱满密实，注浆终压不低于1.0MPa；

（3）拱腰开挖及拱腰钢拱架安装：待管棚水泥浆强度达到设计强度后，逐榀掏槽开挖隧道两侧拱腰部分，安装拱腰钢拱架并喷锚支护同步协调进行，使拱腰钢拱架的拱脚与锁脚锚管焊接牢固；

（4）仰拱开挖及仰拱钢拱架安装：掏槽开挖仰拱，安装仰拱钢拱架，使仰拱钢拱架与拱腰钢拱架牢固连接；

（5）拱顶开挖及拱顶钢拱架安装：逐榀掏槽开挖拱顶，安装拱顶钢拱架并喷锚支护，完成与拱腰钢拱架的连接，使拱腰钢拱架、仰拱钢拱架和拱顶钢拱架闭合成环状的钢拱圈；

（6）仰拱混凝土浇筑：开挖支护每完成四个循环，掘进长度约2m，仰拱混凝土浇筑一次，或者可以根据围岩收敛变化情况，调整仰拱混凝土浇筑长度；

（7）二次衬砌：仰拱混凝土浇筑长度达到一个衬砌台车的长度后，施工二次衬砌，二次衬砌完成后，完成施工，处理结束。

进一步的，所述的步骤（3）中，拱腰开挖及拱腰钢拱架安装在初期支护施工之前，将衬砌台车推进作业面，充当作业人员的应急庇护场所；开挖采用掏槽局部开挖，尽量减少对周边土体的扰动。

进一步的，所述步骤（7）中的二次衬砌应于仰拱混凝土之后进行，尽量缩短二次衬砌与开挖面之间的距离。

综上所述，本实用新型的浅埋暗挖隧道冒顶塌方换拱处理装置具有如下优点：