[发明专利]一种基于拱架拆换施工的洞内管棚及隧道塌方处治方法

权利要求书

1.一种基于拱架拆换施工的洞内管棚，其特征在于：包括以紧邻坍塌体的隧道初期支护为基础的防护结构，防护结构的纵向设置长度根据坍塌体发育情况动态调整，防护结构前部紧邻坍塌体的掌子面(1)，后部设有拱架置换施工区，在拱架置换施工区内设置嵌入式管棚定位架，在嵌入式管棚定位架上设有洞内管棚(2)，洞内管棚(2)整体倾斜向上并深入掌子面前方围岩内。

2.根据权利要求1所述的基于拱架拆换施工的洞内管棚，其特征在于：所述防护结构包括紧邻掌子面(1)的初期支护段(3)，其内设置不少于两榀、不多于五榀的钢架单元(301)，且在相邻两榀钢架单元(301)之间设有径向钻孔(4)，其内注浆形成围岩加固结构。

3.根据权利要求1所述的基于拱架拆换施工的洞内管棚，其特征在于：所述拱架置换施工区的纵向设置长度根据已施工初期支护情况动态调整，其范围内有两榀或三榀钢架单元(301)，且在相邻两榀钢架单元(301)之间设有径向钻孔(4)，其内注浆形成围岩加固结构。

4.根据权利要求1所述的基于拱架拆换施工的洞内管棚，其特征在于：所述嵌入式管棚定位架包括两榀布设在拱架置换施工区前段两榀钢架单元(301)所处位置的钢梁托架(5)，在钢梁托架(5)上设有相对掌子面前进方向呈倾斜向上的管棚定位孔，在管棚定位孔内穿装有定位套管(6)；

在钢梁托架(5)后部的钢架单元(301)所处位置还设有替换钢梁(7)，替换钢梁(7)上设置有开孔，所述洞内管棚(2)穿过替换钢梁(7)上的开孔，并借助定位套管(6)打入掌子面前方围岩内。

5.一种基于前述洞内管棚的隧道塌方处治方法，其特征在于，包括以下步骤：

s1、对发生坍塌事故的隧道掌子面(1)进行反压回填加固，进而施工仰斜式排水孔(11)并判断出坍塌体纵向长度；

s2、采用径向钻孔注浆的方式进行紧邻坍塌体围岩的加固施工，钻孔过程中探测坍塌破碎体发育范围，进而确定防护结构的纵向设置长度；

s3、通过管棚施工参数的计算，进行嵌入式管棚定位架、管棚相关材料的准备工作，并计算确定是否需要拆换替换钢梁(7)；

s4、保留紧邻掌子面的一段初期支护作为预防坍塌体进一步发展的防护结构，并采用后退开槽的方式进行拱架置换施工区内嵌入式管棚定位架、替换钢梁(7)的逐榀拆换施工；

s5、借助嵌入式管棚定位架向掌子面前方施工洞内管棚(2)，进而通过洞内管棚(2)对坍塌体及周边围岩进行注浆加固；

s6、待洞内管棚(2)注浆浆液凝固并形成强度后，在洞内管棚(2)和拱部围岩注浆加固层的保护下进行隧道的循环开挖，待完全穿过坍塌体后，再对拱架置换施工区的凹槽进行喷射混凝土回填施工，将洞内管棚(2)、嵌入式管棚定位架以及替换钢梁(7)全部封闭在初期支护内。

6.根据权利要求5所述的隧道塌方处治方法，其特征在于：步骤s1中，隧道发生掌子面坍塌事故后，立即对掌子面(1)进行反压回填处治，形成碎石回填平台(10)；施工喷射混凝土防护层(9)封闭掌子面，并施工仰斜式排水孔(11)进行排水施工；其中，仰斜式排水孔(11)兼作为超前水平探孔使用，在施工仰斜式排水孔(11)的过程中注意观察岩芯性质、钻进情况及翻水颜色，以大致判断出坍塌体纵向长度L₁。