[发明专利]基于下穿浅埋破碎带的大跨隧道施工截面装置和方法

权利要求书

1.一种基于下穿浅埋破碎带的大跨隧道施工截面装置，其特征是：包含有用于在浅埋破碎带中形成注浆加固层(6)的管组装置、设置在大跨隧道中并且用于对管组装置进行支撑的初期支护(4)。

2.根据权利要求1所述的基于下穿浅埋破碎带的大跨隧道施工截面装置，其特征是：按照在浅埋破碎带中进行大跨隧道掘进作业的方式把管组装置和初期支护(4)相互联接。

3.根据权利要求2所述的基于下穿浅埋破碎带的大跨隧道施工截面装置，其特征是：按照对大跨隧道进行分截面区域施工作业的方式把管组装置与初期支护(4)联接。

4.根据权利要求1所述的基于下穿浅埋破碎带的大跨隧道施工截面装置，其特征是：管组装置设置为包含有超前中管(1)、高仰角超前管(2)和低仰角超前管(3)，

或，还包含有第一附件装置并且第一附件装置设置在大跨隧道上，第一附件装置设置为衬砌层(5)，

或，注浆加固层(6)的密实度设置为呈台阶方式分布。

5.根据权利要求4所述的基于下穿浅埋破碎带的大跨隧道施工截面装置，其特征是：在大跨隧道中设置有初期支护(4)，在浅埋破碎带和初期支护(4)之间分别设置有超前中管(1)、高仰角超前管(2)和低仰角超前管(3)并且在大跨隧道的内壁上设置有衬砌层(5)。

6.根据权利要求5所述的基于下穿浅埋破碎带的大跨隧道施工截面装置，其特征是：初期支护(4)设置为拱形架并且初期支护(4)设置为分别与超前中管(1)、高仰角超前管(2)和低仰角超前管(3)联接。

7.根据权利要求5所述的基于下穿浅埋破碎带的大跨隧道施工截面装置，其特征是：超前中管(1)、高仰角超前管(2)和低仰角超前管(3)分别设置为注浆管并且超前中管(1)的内端头、高仰角超前管(2)的内端头和低仰角超前管(3)的内端头设置在浅埋破碎带中，超前中管(1)的外端头、高仰角超前管(2)的外端头和低仰角超前管(3)的外端头设置为与初期支护(4)联接，

或，注浆加固层(6)设置为沿待开挖大跨隧道的顶段部呈扇形面分布并且注浆加固层(6)的扇形角度δ设置为118-122°，注浆加固层(6)的厚度设置为2.5—3.5m，

或，超前中管(1)的仰角α设置为5°-12°，相邻的超前中管(1)的环向间距设置为0.3-0.4m，超前中管(1)的长度设置为2.5-3.5m，高仰角超前管(2)的仰角β设置为20°-30°，相邻的高仰角超前管(2)的环向间距设置为0.3-0.4m，高仰角超前管(2)的长度设置为1.5-2.5m，低仰角超前管(3)的仰角γ设置为5°-12°，相邻的低仰角超前管(3)的环向间距设置为0.3-0.4m，低仰角超前管(3)的长度设置为0.5-1.5m，

或，高仰角超前管(2)和低仰角超前管(3)分别设置为锚杆，

或，衬砌层(5)设置为水泥砂浆喷挂层并且衬砌层(5)设置为与大跨隧道的内壁着附式联接。

8.根据权利要求 1 至 7 中任一项所述的基于下穿浅埋破碎带的大跨隧道施工截面装置和方法，其特征是：超前中管(1)、高仰角超前管(2)和低仰角超前管(3)与初期支护(4)设置为按照形成内置加固层的方式分布并且超前中管(1)、高仰角超前管(2)、低仰角超前管(3)、初期支护(4)与衬砌层(5)设置为按照形成附着加固层的方式分布。

9.一种基于下穿浅埋破碎带的大跨隧道施工方法，其特征是：其步骤是：由管组装置和初期支护(4)实现了在浅埋破碎带中内置注浆加固层(6)，实现了对大跨隧道进行分截面区域施工作业。

10.根据权利要求9所述的基于下穿浅埋破碎带的大跨隧道施工方法，其特征是：其步骤是：把初期支护(4)安装在大跨隧道中，在注浆加固层(6)的扇形角度δ为118-122°的范围内，按照仰角α为5°-12°、环向间距为0.3-0.4m和深度为2.5-3.5m在位于待开挖大跨隧道的顶段部浅埋破碎带中进行潜孔作业，等到完成潜孔作业后，把超前中管(1)安装在潜孔中，把超前中管(1)外端头与初期支护(4)连接，把超前中管(1)的外端口部与注浆机连接，使注浆机处于工作状态，由超前中管(1)对位于待开挖大跨隧道的顶段部浅埋破碎带进行注浆处理，制得注浆加固层(6)，使注浆机处于非工作状态，等到注浆加固层(6)加固后，再按照仰角β为20°-30°、环向间距为0.3-0.4m和深度为1.5-2.5m在位于待开挖大跨隧道的顶段部浅埋破碎带中进行潜孔作业，等到完成潜孔作业后，把高仰角超前管(2)安装在潜孔中，把高仰角超前管(2)外端头与初期支护(4)连接，把高仰角超前管(2)的外端口部与注浆机连接，使注浆机处于工作状态，由高仰角超前管(2)对位于待开挖大跨隧道的顶段部浅埋破碎带进行注浆处理，等到完成注浆处理后，使注浆机处于非工作状态，等到注浆加固层(6)加固后，对位于区域Ⅰ的土石进行开挖，等到区域Ⅰ的深度为1.2-1.5m后，再按照仰角γ为5°-12°、环向间距为0.3-0.4m和深度为0.5-1.5m在位于待开挖大跨隧道的顶段部浅埋破碎带中进行潜孔作业，等到完成潜孔作业后，把低仰角超前管(3)安装在潜孔中，把低仰角超前管(3)外端头与位于初期支护(4)上的探伸梁连接，把低仰角超前管(3)的外端口部与注浆机连接，使注浆机处于工作状态，由低仰角超前管(3)对位于待开挖大跨隧道的顶段部浅埋破碎带进行注浆处理，等到完成注浆处理后，使注浆机处于非工作状态，等到注浆加固层(6)加固后，再对位于区域Ⅰ的土石进行开挖，等到区域Ⅰ的深度为3.3-3.6m后，对位于区域Ⅱ的土石进行开挖，等到区域Ⅱ的深度为3.3-3.6m后，对位于区域Ⅲ的土石进行开挖，等到区域Ⅲ的深度为3.3-3.6m后，对位于区域Ⅳ的土石进行开挖，等到区域Ⅳ的深度为3.3-3.6m后，对位于区域Ⅴ的土石进行开挖，等到区域Ⅴ的深度为3.3-3.6m后，对位于区域Ⅵ的土石进行清理，当完成区域Ⅵ的土石清理后，对位于区域Ⅶ的土石进行清理，当完成区域Ⅶ的土石清理后，完成对大跨隧道的其中一段施工，把超前中管(1)外端头与初期支护(4)分开，把高仰角超前管(2)外端头与初期支护(4)分开，把低仰角超前管(3)外端头与位于初期支护(4)上的探伸梁分开，把初期支护(4)进行前移，在这一段的大跨隧道的内壁上进行喷射衬砌层(5)，

或，区域Ⅰ设置为大跨隧道的上端部，区域Ⅵ设置为大跨隧道的中间部，区域Ⅶ设置为大跨隧道的下端部，区域Ⅱ设置为大跨隧道的左侧上部，区域Ⅲ设置为大跨隧道的右侧上部，区域Ⅳ设置为大跨隧道的左侧下部，区域Ⅴ设置为大跨隧道的右侧下部，

或，注浆加固层(6)的原料设置为包含有10-15份的水泥、8-12份的石膏、10-18份的石英砂、20-26份的可再分散乳胶粉、1-3份的磺化三聚氢胺系减水剂和1-4份的硅酸钠，

或，其步骤是：通过提前调整地下暗挖工程上台阶高度、宽度、长度，提供潜孔钻、注浆机等设备施工平台，采用潜孔钻施作外层超前中管(1)，采用注浆设备进行注浆施工，确保外侧中管棚周边破碎带充满水泥浆液，外层超前中管(1)钻进、注浆完成，达到一定强度后，调整隧道开挖断面为三台阶七步开挖法断面，进行外层中管棚第一循环加固范围内隧道开挖、初支作业，断面调整时，优先开挖上台阶区域，在拱顶120°范围内施作一环高仰角超前管(2)，与初支钢拱架外侧焊接牢固，通过内层高仰角超前管(2)注浆与外层中管棚注浆相结合形成围岩注浆加固带，浆液等强后，进行后续开挖支护作业，上台阶纵向开挖支护完成1.5m后，施作内层低仰角超前管(3)，低仰角超前管(3)穿过钢拱架腹板，并与钢拱架焊接牢固，与高仰角超前管(2)形成注浆加固补强带，低仰角超前管(3)与高仰角超前管(2)交叉施工，共同为外层超前中管(1)进行注浆范围补充，确保地下暗挖工程前方、顶部浅埋破碎带围岩的整体性和稳定性，如此循环，重复施作外层超前中管(1)、内层高仰角超前管(2)、内层低仰角超前管(3)并注浆，形成破碎带加强带，确保大跨隧道下穿浅埋破碎带的安全性。