[发明专利]一种浅埋大跨度管幕支护体系及其施工方法

权利要求书

1.一种浅埋大跨度管幕支护体系，顶部和两侧采用大直径钢管形成倒“U”型支护框架结构，其特征在于，钢管内间隔设置半圆型加强肋，以加强钢管的稳定性，半圆型加强肋和钢管焊接固定；钢管侧壁沿钢管纵向上间隔设置有开槽，在开槽位置焊接连接钢板，连接钢板将相邻钢管固定连接在一起，所述钢管之间连接钢板的长度为相邻钢管开槽处的间距，为0.4～0.8m，连接钢板的宽度为开槽的长度；所述连接钢板还用于钢管连接完毕后架设临时型钢支撑形成门式钢架，顶部连接钢板焊接于门式钢架之上，左边连接钢板焊接于门式钢架左侧，右边连接钢板焊接于门式钢架右侧；所述的钢管内间隔设置半圆型加强肋，间隔的距离为1～2m；所述的半圆型加强肋，其曲率和钢管的曲率保持一致，半圆型加强肋的高度为钢管直径的1/4～1/5；所述的开槽位置为钢管横截面上从钢管中心顶部开始至钢管直径1/3～1/4处对应的钢管侧壁上；所述的开槽的长度沿钢管纵向侧壁上0.2～0.3m，沿钢管纵向的钢管侧壁上每间隔2m进行开槽；所述的钢管沿纵向的侧壁上间隔设置注浆孔，所述的注浆孔设置于钢管侧壁上对应圆心与水平方向倾斜45°的斜向上的位置，采用左右对称设置；所述的注浆孔的孔径为30～40mm，从注浆孔向钢管周边注浆，减少钢管顶进过程中与周边土体的摩阻力，加固管内土体；所述的钢管的直径为1.3～2.0m，厚度为14～22mm。

2.一种浅埋大跨度管幕支护体系的施工方法，其特征在于，步骤如下：

（1）施工准备

根据设计管幕支护体系结构，确定管幕支护体系钢管的尺寸及数量，在设计施工位置处施做围护桩，开挖始发井，接着分别施做冠梁和斜撑，确保始发井的稳定性，待始发井开挖达到设计深度时，整理场地，设置反力墙，架设顶管设备；

（2）倒“U”型支护框架钢管顶入

首先进行上部钢管的顶入，从中间向两侧进行顶进；再进行侧面钢管的顶入，侧向钢管则从上向下顶进，钢管顶进过程中，为减少钢管与周边土体的摩阻力，需在钢管周边进行注浆减阻，通过钢管侧壁上左右对称的注浆孔进行对称孔压力注浆，注浆压力为 0.5Mpa，钢管内出土采用机械式、水平螺旋钻或顶管机施工自动出土；

（3）钢管内设置半圆型加强肋

钢管内掏土完毕后，在钢管内间隔1～2m的设计位置处焊接半圆型加强肋，以加强钢管的稳定性，半圆型加强肋的曲率和钢管保持一致，半圆型加强肋的高度为钢管直径1/4～1/5；

（4）焊接连接钢板

在相邻钢管侧壁上，沿钢管纵向侧壁上间隔2m设置有开槽，开槽位置为钢管横截面上从钢管中心顶部开始至钢管直径1/3～1/4处对应的钢管侧壁上，开槽的长度沿钢管纵向侧壁上0.2～0.3m，在开槽位置焊接连接钢板，钢管之间连接钢板的长度为相邻钢管开槽处的间距，为0.4～0.8m，连接钢板的宽度为开槽的长度，连接钢板将相邻钢管固定连接在一起，组成类梁式管幕结构；

（5）架设门式钢架

待钢管连接完毕后，开挖管幕下方的土体，待开挖到管幕位置时，切割连接钢板以下的钢管，并把切割掉的钢管回收；然后架设临时型钢支撑，并与连接钢板进行焊接，形成门式钢架，顶部连接钢板焊接于门式钢架之上，左边连接钢板焊接于门式钢架左侧，右边连接钢板焊接于门式钢架右侧；最后切割其余下部的钢管，使所有钢管在同一个平面内；

（6）管幕下施工

按照步骤（5），反复进行作业，完成隧道内部的开挖；

（7）隧道底板安装，安装、绑扎钢筋及混凝土浇筑；

（8）隧道侧墙安装，安装、绑扎钢筋及混凝土浇筑；

（9）隧道上部安装，安装、绑扎钢筋及混凝土浇筑；

（10）拆除临时支撑及清理施工场地，进行建筑砌筑和装修，完成地下结构施工，并对各监测项目进行分析。

3. 一种浅埋大跨度管幕支护体系的施工方法，其特征在于，步骤如下：

（1）施工准备

根据设计管幕支护体系结构，确定管幕支护体系钢管的尺寸及数量，在设计施工位置处施做围护桩，开挖始发井，接着分别施做冠梁和斜撑，确保始发井的稳定性，待始发井开挖达到设计深度时，整理场地，设置反力墙，架设顶管设备；

（2）倒“U”型支护框架钢管顶入

首先进行上部钢管的顶入，从中间向两侧进行顶进；再进行侧面钢管的顶入，侧向钢管则从上向下顶进，钢管顶进过程中，为减少钢管与周边土体的摩阻力，需在钢管周边进行注浆减阻，通过钢管侧壁上左右对称的注浆孔进行对称孔压力注浆，注浆压力为 0.5Mpa，钢管内出土采用机械式、水平螺旋钻或顶管机施工自动出土；

（3）钢管内设置半圆型加强肋

钢管内掏土完毕后，在钢管内间隔1～2m的设计位置处焊接半圆型加强肋，以加强钢管的稳定性，半圆型加强肋的曲率和钢管保持一致，半圆型加强肋的高度为钢管直径1/4～1/5；

（4）焊接连接钢板

在相邻钢管侧壁上，沿钢管纵向侧壁上间隔2m设置有开槽，开槽位置为钢管横截面上从钢管中心顶部开始至钢管直径1/3～1/4处对应的钢管侧壁上，开槽的长度沿钢管纵向侧壁上0.2～0.3m，在开槽位置焊接连接钢板，钢管之间连接钢板的长度为两相邻钢管开槽处的间距，为0.4～0.8m，连接钢板的宽度为开槽的长度，连接钢板将相邻钢管固定连接在一起，组成类梁式管幕结构；

（5）架设门式钢架

待钢管连接完毕后，开挖管幕下方的土体，待开挖到管幕位置时，架设临时型钢支撑，并与钢管进行焊接，形成门式钢架，使所有钢管在同一个平面内；

（6）管幕下施工

按照步骤（5），反复进行作业，完成隧道内部的开挖；

（7）隧道底板安装，安装、绑扎钢筋及混凝土浇筑；

（8）隧道侧墙安装，安装、绑扎钢筋及混凝土浇筑；

（9）隧道上部安装，安装、绑扎钢筋及混凝土浇筑；

（10）拆除临时支撑及清理施工场地，进行建筑砌筑和装修，完成地下结构施工，并对各监测项目进行分析。