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申请/专利权人：中铁第一勘察设计院集团有限公司

摘要：本发明涉及暗挖隧道小洞进大洞预加固体系及施工方法，位于隧道小洞进大洞的变截面处，包括大管棚、超前小导管和深孔注浆管；大管棚从小断面隧道掌子面拱顶向地层内打设至大断面隧道拱顶地层范围，并注浆加固周围地层；超前小导管从小断面隧道拱顶向地层内打设至隧道变截面地层范围，并注浆加固隧道变截面节点地层；深孔注浆管从小断面隧道掌子面变截面处向地层内打设至大断面隧道洞顶及洞身地层范围，并注浆加固周围地层。结构成型后，可满足一般地层隧道小洞进大洞的相关功能要求，确保隧道小洞进大洞安全施工，同时加大地层加固区对地面及周围重要建筑的影响较小，解决了隧道小洞进大洞施工难、效果差的问题。

主权项：1.暗挖隧道小洞进大洞预加固体系的施工方法，其特征在于：所述预加固体系位于隧道小洞进大洞的变截面处，包括大管棚（1）、超前小导管（2）和深孔注浆管（3）；大管棚（1）从小断面隧道掌子面拱顶向地层内打设至大断面隧道拱顶地层范围，并注浆加固周围地层；超前小导管（2）从小断面隧道拱顶向地层内打设至隧道变截面地层范围，并注浆加固隧道变截面节点地层；深孔注浆管（3）从小断面隧道掌子面变截面处向地层内打设至大断面隧道洞顶及洞身地层范围，并注浆加固周围地层；大管棚（1）和超前小导管（2）为注浆钢花管；深孔注浆管（3）为注浆PVC管；大管棚（1）等间距覆盖大断面隧道拱部范围；大管棚（1）与隧道初支护系统（4）的钢架焊接固定；超前小导管（2）等间距覆盖小断面隧道拱部范围；超前小导管（2）与隧道初支护系统（4）的钢架焊接固定；超前小导管（2）与大管棚（1）加固区互相咬合；深孔注浆管（3）以间距500-800mm打设；深孔注浆管（3）与大管棚（1）加固区、超前小导管（2）加固区互相咬合；所述施工方法包括如下步骤：步骤一：小断面隧道开挖施做隧道初支护系统（4）；根据大断面隧道距离掌子面距离及大管棚（1）打设角度确定大管棚（1）施做位置；步骤二：在小断面隧道拱顶位置钻孔施做大管棚（1），以1°～2°外插角打设大管棚（1），大管棚（1）钢管采用Φ108mm，壁厚6mm的无缝钢管，分节安装；向大管棚（1）钢管内注浆，大管棚（1）超前注浆加固完成后，继续开挖掌子面，在大管棚（1）施做处立一品钢架与大管棚（1）进行焊接；步骤三：在小断面隧道拱顶位置钻孔施做超前小导管（2），以1°～2°外插角打设，打设置至隧道变截面处；超前小导管（2）注浆加固完成后，继续开挖掌子面，在超前小导管（2）施做处立一品钢架与超前小导管（2）进行焊接；步骤四：在小断面隧道施工至变截面处，根据地层条件打设深孔注浆管（3）并注浆加固，与大管棚（1）、超前小导管（2）加固范围进行咬合，确保大断面隧道进洞安全。

全文数据：暗挖隧道小洞进大洞预加固体系及施工方法技术领域本发明属于隧道建设技术领域，具体涉及一种暗挖隧道小洞进大洞预加固体系及施工方法。背景技术隧道在城市地下地铁工程中应用广泛，在城市地铁施工时，往往需满足不同专业要求下在隧道内扩大隧道断面，因此不可避免的隧道将会出现小洞进大洞现象。暗挖隧道小洞进大洞时往往需要对变截面处地层进行超前加固，以减小隧道小洞进大洞施工安全，常规采用在变截面处局部扩挖方法，采取钢筋网+喷射砼的支护形式容易造成施工期间的安全隐患，或制作异形钢架；其次后期二次衬砌的施工增加工程投资。因此对于暗挖隧道小洞进大洞施工时，对施工方法及地层有效的加固提出了更高的要求。发明内容本发明的目的是提供一种暗挖隧道小洞进大洞预加固体系及施工方法，改变常规隧道小洞进大洞施做方式，确保隧道小洞进大洞安全施工。本发明所采用的技术方案为：暗挖隧道小洞进大洞预加固体系，其特征在于：位于隧道小洞进大洞的变截面处，包括大管棚、超前小导管和深孔注浆管；大管棚从小断面隧道掌子面拱顶向地层内打设至大断面隧道拱顶地层范围，并注浆加固周围地层；超前小导管从小断面隧道拱顶向地层内打设至隧道变截面地层范围，并注浆加固隧道变截面节点地层；深孔注浆管从小断面隧道掌子面变截面处向地层内打设至大断面隧道洞顶及洞身地层范围，并注浆加固周围地层。大管棚和超前小导管为注浆钢花管；深孔注浆管为注浆PVC管。大管棚等间距覆盖大断面隧道拱部范围。大管棚与隧道初支护系统的钢架焊接固定。超前小导管等间距覆盖小断面隧道拱部范围。超前小导管与隧道初支护系统的钢架焊接固定。超前小导管与大管棚加固区互相咬合。深孔注浆管以间距500-800mm打设。深孔注浆管与大管棚加固区、超前小导管加固区互相咬合。暗挖隧道小洞进大洞预加固体系的施工方法，其特征在于：步骤一：小断面隧道开挖施做隧道初支护系统；根据大断面隧道距离掌子面距离及大管棚打设角度确定大管棚施做位置；步骤二：在小断面隧道拱顶适当的位置钻孔施做大管棚，以1°～2°外插角打设大管棚，大管棚钢管采用Φ108mm，壁厚6mm的无缝钢管,分节安装；向管内注浆，大管棚超前注浆加固完成后，继续开挖掌子面在大管棚施做处立一品钢架与大管棚进行焊接；步骤三：在小断面隧道拱顶适当的位置钻孔施做超前小导管，以1°～2°外插角打设，打设置至隧道变截面处；超前小导管注浆加固完成后，继续开挖掌子面在超前小导管施做处立一品钢架与超前小导管进行焊接；步骤四：在小断面隧道施工至变截面处，根据地层条件打设深孔注浆管并注浆加固，与大管棚、超前小导管加固范围进行咬合，确保大断面隧道进洞安全。本发明具有以下优点：本发明在隧道变截面处，设置管棚、小导管及深孔注浆预加固体系。根据需要灵活的确定加固范围，可据需加固地层条件确定管棚长度及深孔注浆范围，可对管棚数量及打设角度、水平间距做出适当调整；管棚注浆后需将大管棚与初支系统钢架进行有效焊接，以加强初支系统结构；超前小导管、深孔注浆浆体加固结合管棚联合作用，保证地层稳定，确保隧道小洞进大洞安全施工。不仅方便施工操作，还节省工程投资；不仅可以有效的加固地层，对周围环境影响也较小。本发明结构成型后，可满足一般地层隧道小洞进大洞的相关功能要求，确保隧道小洞进大洞安全施工，同时加大地层加固区对地面及周围重要建筑的影响较小。如此便解决了隧道小洞进大洞施工难、效果差的问题，其在水工隧道、城市地铁隧道等建设领域均有广泛的应用价值。附图说明图1为隧道初支结构及管棚、小导管、深孔注浆管（横剖面）示意图。图2为隧道初支结构及管棚、小导管、深孔注浆管（纵剖面）示意图。图中，1-大管棚，2-超前小导管，3-深孔注浆管，4-隧道初支护系统。具体实施方式下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。暗挖隧道小洞进大洞时，常规采用在变截面处局部扩挖法，采取钢筋网+喷射砼的支护形式容易造成施工期间的安全隐患，或制作异形钢架；其次后期二次衬砌需耗费大量钢筋混凝土。本发明利用管棚、超前小导管和深孔注浆对地层进行加固，增大地层的加固范围，进而减小对周边建筑物及环境的影响。本发明充分利用了管棚、深孔注浆超前预加固的可靠性，不仅施工便利、节省投资，规避了施工风险，而且还大大降低了对地面及其周边建构筑物的影响。本发明所涉及的暗挖隧道小洞进大洞预加固体系具体结构为：大管棚1，通过在隧道拱顶施做大管棚1进行注浆加固；超前小导管2，通过在隧道拱顶施做超前小导管2进行注浆加固；深孔注浆系统，通过在隧道变截面处掌子面施做PVC管进行注浆加固与大管棚1及超前小导管2加固区进行咬合；其中，大管棚1、超前小导管2与初期支护系统中钢架进行焊接；大管棚1、超前小导管2及深孔注浆管3钻进过程中应采用水平测斜仪经常量测管棚的偏斜度，发现偏斜值超出设计要求时，应及时纠偏；大管棚1钢管采用Φ108mm，壁厚6mm的无缝钢管,分节安装。注浆管上钻注浆孔，注浆钢管上钻注浆孔,孔径Φ10mm，孔间距200mm,呈梅花型布置。孔径注浆浆液采用水泥砂浆，初拟参数：水泥浆水灰比0.8:1～1:1，注浆压力：采用0.2～0.4MPa施工中应据实际地质情况，并通过试验确定有关施工参数。大管棚1的施工时机需要在小断面隧道超前管棚加固的同时对大断面隧道拱部范围实现预加固；所述的大管棚需等间距覆盖大断面隧道拱部范围：注浆后需将大管棚与初支系统钢架进行有效焊接，以加强初支系统结构。超前小导管2的施工需在小断面隧道大管棚施工后根据掌子面至端墙距离打设超前小导管至隧道变截面处，并注浆加固周围地层，加固区需与管棚加固区咬合，确保隧道变截面施工安全。所述的超前小导管需等间距覆盖小断面隧道拱部范围：注浆后需将大管棚与初支系统钢架进行有效焊接，以加强初支系统结构。深孔注浆管3的施工时机需要在小断面隧道施工完成后，根据地层条件在小断面隧道掌子面打设深孔注浆管与管棚加固区、超前小导管加固区咬合确保变截面处地层稳定及大断面隧道进洞安全。具体施工方法如下：步骤一：小断面隧道开挖施做隧道初支护系统4；根据大断面隧道距离掌子面距离及大管棚1打设角度确定大管棚1施做位置；步骤二：在小断面隧道拱顶适当的位置钻孔施做大管棚1，以1°～2°外插角打设大管棚1，大管棚1钢管采用Φ108mm，壁厚6mm的无缝钢管,分节安装；向管内注浆，大管棚1超前注浆加固完成后，继续开挖掌子面在大管棚1施做处立一品钢架与大管棚1进行焊接；步骤三：在小断面隧道拱顶适当的位置钻孔施做超前小导管2，以1°～2°外插角打设，打设置至隧道变截面处；超前小导管2注浆加固完成后，继续开挖掌子面在超前小导管2施做处立一品钢架与超前小导管2进行焊接；步骤四：在小断面隧道施工至变截面处，根据地层条件打设深孔注浆管3并注浆加固，与大管棚1、超前小导管2加固范围进行咬合，确保大断面隧道进洞安全。这种暗挖隧道小洞进大洞预加固体系解决了隧道小洞进大洞施工风险大，施工困难、投资大的缺点。通过注浆体及管棚形成的加固体系确保大断面隧道进洞安全，从而降低工程风险。本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

权利要求：1.暗挖隧道小洞进大洞预加固体系，其特征在于：位于隧道小洞进大洞的变截面处，包括大管棚（1）、超前小导管（2）和深孔注浆管（3）；大管棚（1）从小断面隧道掌子面拱顶向地层内打设至大断面隧道拱顶地层范围，并注浆加固周围地层；超前小导管（2）从小断面隧道拱顶向地层内打设至隧道变截面地层范围，并注浆加固隧道变截面节点地层；深孔注浆管（3）从小断面隧道掌子面变截面处向地层内打设至大断面隧道洞顶及洞身地层范围，并注浆加固周围地层。2.根据权利要求1所述的暗挖隧道小洞进大洞预加固体系，其特征在于：大管棚（1）和超前小导管（2）为注浆钢花管；深孔注浆管（3）为注浆PVC管。3.根据权利要求1所述的暗挖隧道小洞进大洞预加固体系，其特征在于：大管棚（1）等间距覆盖大断面隧道拱部范围。4.根据权利要求1所述的暗挖隧道小洞进大洞预加固体系，其特征在于：大管棚（1）与隧道初支护系统（4）的钢架焊接固定。5.根据权利要求1所述的暗挖隧道小洞进大洞预加固体系，其特征在于：超前小导管（2）等间距覆盖小断面隧道拱部范围。6.根据权利要求1所述的暗挖隧道小洞进大洞预加固体系，其特征在于：超前小导管（2）与隧道初支护系统（4）的钢架焊接固定。7.根据权利要求1所述的暗挖隧道小洞进大洞预加固体系，其特征在于：超前小导管（2）与大管棚（1）加固区互相咬合。8.根据权利要求1所述的暗挖隧道小洞进大洞预加固体系，其特征在于：深孔注浆管（3）以间距500-800mm打设。9.根据权利要求1所述的暗挖隧道小洞进大洞预加固体系，其特征在于：深孔注浆管（3）与大管棚（1）加固区、超前小导管（2）加固区互相咬合。10.暗挖隧道小洞进大洞预加固体系的施工方法，其特征在于：步骤一：小断面隧道开挖施做隧道初支护系统（4）；根据大断面隧道距离掌子面距离及大管棚（1）打设角度确定大管棚（1）施做位置；步骤二：在小断面隧道拱顶适当的位置钻孔施做大管棚（1），以1°～2°外插角打设大管棚（1），大管棚（1）钢管采用Φ108mm，壁厚6mm的无缝钢管,分节安装；向管内注浆，大管棚（1）超前注浆加固完成后，继续开挖掌子面在大管棚（1）施做处立一品钢架与大管棚（1）进行焊接；步骤三：在小断面隧道拱顶适当的位置钻孔施做超前小导管（2），以1°～2°外插角打设，打设置至隧道变截面处；超前小导管（2）注浆加固完成后，继续开挖掌子面在超前小导管（2）施做处立一品钢架与超前小导管（2）进行焊接；步骤四：在小断面隧道施工至变截面处，根据地层条件打设深孔注浆管（3）并注浆加固，与大管棚（1）、超前小导管（2）加固范围进行咬合，确保大断面隧道进洞安全。

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