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申请/专利权人：中国建筑土木建设有限公司

摘要：本发明涉及隧道浅埋开挖技术领域，公开了一种用于隧道浅埋段的材料运送体系及浅埋段地表加固方法。本发明包括设置在隧道浅埋段的土层中的孔道，以及运输钢管和钢管支架；孔道由内向外、朝隧道上台阶掌子面的前方倾斜，孔道的下端出口与隧道的上台阶开挖空间相通，孔道的上端出口与地表相通，并且孔道的上端出口高于浅埋段加固层的设计高度；运输钢管穿在孔道中，并且运输钢管的一端穿过隧道上台阶掌子面的超前支护体系伸入至隧道的上台阶开挖空间内、隧道上台阶掌子面的前方，运输钢管的另一端伸出地表；钢管支架设置在隧道开挖的上台阶上，钢管支架顶端与运输钢管刚性连接。本发明施工效率高，难度低，无需修筑地表运输便道。

主权项：1.用于隧道浅埋段的材料运送体系的浅埋段地表加固方法，其特征在于：材料运送体系包括设置在隧道浅埋段的土层中的孔道（11），以及运输钢管（1）和钢管支架（2）；所述孔道（11）由内向外、朝隧道上台阶掌子面（3）的前方倾斜，孔道（11）的下端出口与隧道的上台阶开挖空间（31）相通，孔道（11）的上端出口与地表相通，并且孔道（11）的上端出口高于浅埋段加固层的设计高度；所述运输钢管（1）穿在孔道（11）中，并且运输钢管（1）的一端穿过隧道上台阶掌子面（3）的超前支护体系（4）伸入至隧道的上台阶开挖空间（31）内、隧道上台阶掌子面（3）的后方，运输钢管（1）的另一端伸出地表；所述钢管支架（2）设置在隧道开挖的上台阶（32）上，钢管支架（2）顶端与运输钢管（1）刚性连接；加固方法包括以下步骤：步骤一、勘测：根据施工图纸对隧道的浅埋段区域进行实地勘测，确定洞身掌子面开挖里程、支护参数、运输钢管（1）的穿透位置及角度；步骤二、预加固：对隧道掌子面前方的浅埋段土层进行预加固，采用长管棚超前支护进行隧道洞顶的地表加固，采用小导管（5）注浆进行材料运送体系中的孔道（11）周围土层的加固；步骤三、暗挖：采用三台阶法或者三台阶临时仰拱法进行隧道开挖，形成上台阶、中台阶和下台阶三个操作平台；步骤四、设立钢管支架：在上台阶（32）上设置钢管支架（2）；步骤五、设置运输钢管：设置孔道（11），并埋设运输钢管（1）；具体包括以下步骤：①定位：根据施工设计，进行精确的测量放样，选择洞身偏压段的偏压侧，在隧道的上台阶开挖空间（31）内确定孔道（11）的钻孔位置和角度；②钻孔：以上台阶（32）为操作平台，采用潜孔钻或液压钻孔设备进行孔道（11）的钻孔；③埋设运输钢管：在孔道（11）内设置运输钢管（1），采用钻机顶进，直至运输钢管（1）的顶端伸出孔道（11）的地表出口；④固定运输钢管与钢管支架：运输钢管（1）的尾部通过抱箍或焊接固定在钢管支架（2）上；⑤密封：运输钢管（1）与孔道（11）之间的缝隙中填筑有细土或碎石土，夯填密实，并将孔道（11）的地表出口附近部位夯填密实；步骤六、浅埋段地表加固：通过运输钢管（1）将加固施工所用的施工设备、材料移送至待加固的浅埋段，然后进行喷锚支护与偏压侧套拱联合加固；其中喷锚支护与偏压侧套拱联合加固，按照以下步骤进行施工：a运送施工工具：将施工工具通过运输钢管（1），移送至待加固的浅埋段；b清表：对待加固的浅埋段的区域进行清表，清除原地面表层的植被和虚土；c运送施工材料：将施工材料和混凝土喷射管分别通过运输钢管（1），移送至待加固的浅埋段；d基础加固：搭设砂浆锚杆，并挂设钢筋网，然后喷射混凝土，形成基础面层（7）；e偏压侧加固：在浅埋段的偏压侧的基础面层（7）上设置混凝土套拱（8）进行加固处理；f覆盖层回填：向浅埋段回填覆盖层（9），然后在覆盖层（9）表面铺洒剥离的种植土，在土层中播撒草籽，进行绿化处理。

全文数据：用于隧道浅埋段的材料运送体系及浅埋段地表加固方法技术领域[0001]本发明涉及隧道浅埋开挖技术领域，特别是涉及一种用于隧道浅埋段的材料运送体系及浅埋段地表加固方法。背景技术[0002]隧道在施工时经常会遇见洞身浅埋段施工，洞身浅埋段地质条件较差、覆盖层厚度最小，在隧道暗挖施工过程中，极易因土层震动而造成浅埋段塌陷，因此需要在隧道暗挖至浅埋段之前对洞身浅埋段的地表进行加固，以提高洞身覆盖层厚度和围岩结构的稳定，确保施工安全。常用的地表处理方式主要分为明挖法和盖挖法，均为洞外处理方式，但是这种施工方法存在一个较为严重的问题，地表加固所需要的各种施工设备和填筑材料，都需要从地表运输至浅埋段。由于隧道建设的需求和位置，需要通过高山、林地、湿地等各种复杂地表环境的区域，在这种地表修筑运输便道难度较大，存在征地数量大、施工工作量大、施工危险性高、林地植被破坏严重、施工效率低等问题，尤其是长度较长、面积较大的长大隧道，用这种洞外地表运输的处理方式，难度更大。发明内容[0003]本发明提供一种施工效率高，难度低，无需修筑地表运输便道的用于隧道浅埋段的材料运送体系及浅埋段地表加固方法。[0004]解决的技术问题是：隧道施工地段的地表情况复杂，运送浅埋段加固施工所需的施工材料时，修筑便道工作量大，征地数量大，施工危险性高，林地植被破坏严重，施工效率低。[0005]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：本发明用于隧道浅埋段的材料运送体系，包括设置在隧道浅埋段的土层中的孔道，以及运输钢管和钢管支架；所述孔道由内向外、朝隧道上台阶掌子面的前方倾斜，孔道的下端出口与隧道的上台阶开挖空间相通，孔道的上端出口与地表相通，并且孔道的上端出口高于浅埋段加固层的设计高度；所述运输钢管穿在孔道中，并且运输钢管的一端穿过隧道上台阶掌子面的超前支护体系伸入至隧道的上台阶开挖空间内、隧道上台阶掌子面的后方，运输钢管的另一端伸出地表；所述钢管支架设置在隧道开挖的上台阶上，钢管支架顶端与运输钢管刚性连接。[0006]本发明用于隧道浅埋段的材料运送体系，进一步的，孔道与水平面的夹角不超过60°，所述孔道的直径为120-220mm，所述运输钢管的外径比孔道直径小40-60mm。[0007]本发明用于隧道浅埋段的材料运送体系，进一步的，所述运输钢管伸出地表的端头比浅埋段加固层的设计高度高80-100cm。[0008]本发明用于隧道浅埋段的材料运送体系，进一步的，所述运输钢管与孔道之间的缝隙中填筑有细土或碎石土。_、[0009]本发明用于隧道浅埋段的材料运送体系，进一步的，所述运输钢管内设有所述滑索包括固定钢丝绳和移动钢丝绳，固定钢丝绳沿运输钢管的长度方向布置，两端分别固定在运输钢管的两端头，移动钢丝绳中部通过绳卡与固定钢丝绳连接，沿运输钢管的长度方向布置，两端分别伸出运输钢管的两端开口。[0010]本发明用于隧道浅埋段的材料运送体系，进一步的，所述移动钢丝绳的长度大于运输钢管长度的2倍。[0011]本发明使用上述用于隧道浅埋段的材料运送体系的浅埋段地表加固方法，包括以下步骤：步骤一、勘测:根据施工图纸对隧道的浅埋段区域进行实地勘测，确定洞身掌子面开挖里程、支护参数、运输钢管的穿透位置及角度；步骤二、预加固：对隧道掌子面前方的浅埋段土层进行预加固，采用长管棚超前支护进行隧道洞顶的地表加固，采用小导管注浆进行材料运送体系中的孔道周围土层的加固；步骤三、暗挖:采用三台阶法或者三台阶临时仰拱法进行隧道开挖，形成上台阶、中台阶和下台阶三个操作平台；步骤四、设立钢管支架:在上台阶上设置钢管支架；步骤五、设置运输钢管:设置孔道，并埋设运输钢管；步骤六、浅埋段地表加固：通过运输钢管将加固施工所用的施工设备、材料移送至待加固的浅埋段，然后进行喷锚支护与偏压侧套拱联合加固。[0012]本发明浅埋段地表加固方法，进一步的，步骤二中长管棚沿隧道延伸方向布置，采用〇89的无缝钢管，长度不小于5mm，长管棚的环向间距为3〇-50cm，长管棚外插角12°;所述小导管设置在掌子面前方覆盖层，沿运输钢管环向布置，小导管之间的间距不大于40cm，小导管的外插角度与运输钢管保持平行，小导管与运输钢管中心间距不小于5〇cm，小导管内的注浆为水灰比0.5-1的水泥砂浆。[0013]本发明浅埋段地表加固方法，进一步的，步骤五设置运输钢管，具体包括以下步骤：①定位:根据施工设计，进行精确的测量放样，选择洞身偏压段的偏压侧，在隧道的上台阶开挖空间内确定孔道的钻孔位置和角度；②钻孔:以上台阶为操作平台，采用潜孔钻或液压钻孔设备进行孔道的钻孔；③埋设运输钢管:在孔道内设置运输钢管，采用钻机顶进，直至运输钢管的顶端伸出孔道地表出口；④固定运输钢管与钢管支架:运输钢管的尾部通过抱箍或焊接固定在钢管支架上；⑤密封:运输钢管与孔道之间的缝隙中填筑有细土或碎石土，夯填密实，并将孔道地表出口附近部位夯填密实。[00M]本发明浅埋段地表加固方法，进一步的，步骤六中喷锚支护与偏压侧套拱联合加固，按照以下步骤进行施工：a运送施工工具:将施工工具通过运输钢管，移送至待加固的浅埋段；b清表:对待加固的浅埋段的区域进行清表，清除原地面表层的植被和虚土；c运送施工材料:将施工材料和混凝土喷射管分别通过运输钢管，移送至待加固的浅埋段；d基础加固:搭设砂浆锚杆，并挂设钢筋网，然后喷射混凝土，形成基础面层；e偏压侧加固：在浅埋段的偏压侧的基础面层上设置混凝土套拱进行加固处理；f覆盖层回填：向浅埋段回填覆盖层，然后在覆盖层表面铺洒剥离的种植土，在土层中播撒草籽，进行绿化处理。[0015]本发明用于隧道浅埋段的材料运送体系及浅埋段地表加固方法与现有技术相比，具有如下有益效果：本发明用于隧道浅埋段的材料运送体系结构简单，便于施工，使用方便，开通了隧道开挖空间内与地表浅埋段的运输通道，可以将浅埋段地表加固所需的施工设备、材料、工具等由隧道暗挖空间内送至地面，无需在地表修筑额外的运输便道，绿色环保，经济高效，大大减少了地表加固施工的工作量，降低了施工难度，提高了施工安全性，最大限度的避免了不必要的重复性施工，大大提高了施工效率。[0016]本发明浅埋段地表加固方法采用喷锚支护与偏压侧套拱联合加固的方式进行浅埋段地表加固，施工方法简单，易操作，加固效果好，可有效避免浅埋段土层在隧道暗挖的过程中发生的滑坡、坍塌等情况。[0017]下面结合附图对本发明的用于隧道浅埋段的材料运送体系及浅埋段地表加固方法作进一步说明。附图说明[0018]图1为本发明沿隧道延伸方向的纵截面的结构示意图；图2为本发明沿隧道纵断面的结构示意图；图3为滑索的结构示意图；图4为浅埋段地表加固结构的纵断面结构示意图；图5为图4中A-A剖面结构示意图。[0019]附图标记：1-运输钢管;11-孔道;2-钢管支架;3-上台阶掌子面;31-上台阶开挖空间；32-上台阶；4_超前支护体系；5-小导管;6-滑索；61-固定钢丝绳;62-移动钢丝绳;63-绳卡;7-基础面层;8-混凝土套拱;81-套拱拱脚;82-锁脚钢管;9-覆盖层。具体实施方式[0020]如图1和图2所示，本发明用于隧道浅埋段的材料运送体系包括设置在隧道浅埋段的土层中的孔道11，以及用于运送施工材料的运输钢管1和固定运输钢管1的钢管支架2;孔道11由内向外、朝隧道上台阶掌子面3的前方倾斜，孔道11与水平面的夹角不超过60°，孔道的直径为120-220mm，孔道11的下端出口与隧道的上台阶开挖空间31相通，孔道11的上端出口与地表相通，并且孔道11的上端出口高于浅埋段加固层的设计高度；运输钢管1穿在孔道11中，并且运输钢管1的一端穿过隧道上台阶掌子面3的超前支护体系4伸入至隧道的上台阶开挖空间31内、隧道上台阶掌子面3的后方，运输钢管1的另一端伸出地表;运输钢管1的外径比孔道11直径小40-60mm，运输钢管1与孔道11之间的缝隙中填筑有细土或碎石土，运输钢管1伸出地表的端头比浅埋段加固层的设计高度高80-10〇cm，运输钢管1为厚度不小于5mm的不锈钢管；钢管支架2设置在隧道开挖的上台阶32上，钢管支架2顶端与运输钢管1刚性连接，通过抱箍或焊接固定;运输钢管1内设有牵引绳，牵引绳两端分别伸出运输钢管1的两端头。[0021]相似的，如图3所示，运输钢管1内设有滑索6,滑索6包括固定钢丝绳61和移动钢丝绳62，固定钢丝绳61沿运输钢管1的长度方向布置，两端分别固定在运输钢管1的两端头，移动钢丝绳62中部通过绳卡63与固定钢丝绳ei连接，沿运输钢管1的长度方向布置，两端分别伸出运输钢管1的两端开口，移动钢丝绳62的长度大于运输钢管1长度的2倍。[0022]使用上述材料运送体系的浅埋段地表加固方法，具体包括以下步骤：步骤一、勘测:根据施工图纸对隧道的浅埋段区域进行实地勘测，对覆盖层取样检测含水率、密实度，确定洞身掌子面开挖里程、支护参数、运输钢管1的穿透位置及角度；步骤二、预加固：对隧道掌子面前方的浅埋段土层进行预加固，采用长管棚超前支护与超前小导管5注浆相结合的方式，具体采用长管棚超前支护进行隧道洞顶的地表加固，长管棚沿隧道延伸方向布置，采用¢89的无缝钢管，长度不小于5mm，长管棚的环向间距为30-50cm，长管棚外插角12°;采用小导管注浆进行材料运送体系中的孔道11周围土层的加固，小导管5设置在掌子面前方覆盖层，沿运输钢管1环向布置，小导管5之间的间距不大于40cm，小导管5的外插角度与运输钢管1保持平行避免交叉，小导管5与运输钢管1中心间距不小于50cm，小导管5采用外径40-50mm、厚度不小于3.5mm的热乳无缝钢管，小导管5内的注浆采用水灰比0.5-1的水泥砂浆；步骤三、暗挖:采用三台阶法或者三台阶临时仰拱法进行隧道开挖，形成上台阶、中台阶和下台阶三个操作平台；其中优选安全系数较高的三台阶临时仰拱法；步骤四、设立钢管支架:在上台阶32上设置钢管支架2,作为钻设孔道11的“导墙”和运输钢管1尾部的固定架;钢管支架2优选无缝钢管焊接制成；步骤五、设置运输钢管:设置孔道11，并埋设运输钢管1，具体包括以下步骤：①定位:根据施工设计，进行精确的测量放样，选择洞身偏压段的偏压侧，在隧道的上台阶开挖空间31内确定孔道11的钻孔位置和角度；②钻孔：以上台阶32为操作平台，采用潜孔钻或液压钻孔设备进行孔道11的钻孔，孔径为120-220m，孔道11与水平面的夹角不超过60°;③埋设运输钢管:在孔道11内设置运输钢管1，采用钻机顶进，直至运输钢管1的顶端伸出孔道11的地表出口，确保运输钢管1伸出地表的端头比浅埋段加固层的设计高度高80-100cm；运输钢管1内设置有滑索6的结构，可进行预加工，具体包括以下步骤：A、在移动钢丝绳62中部固定一个绳卡63;B、将绳卡63套设在固定钢丝绳61上；C、在运输钢管1内穿设固定钢丝绳61，将固定钢丝绳61的两端分别固定在运输钢管1的两端头;移动钢丝绳62沿运输钢管1的长度方向布置，两端分别伸出运输钢管1的两端开口，移动钢丝绳62可沿固定钢丝绳61相对滑动；④固定运输钢管与钢管支架:运输钢管1的尾部通过抱箍或焊接固定在钢管支架2上；⑤密封:运输钢管1与孔道11之间的缝隙中填筑有细土或碎石土，夯填密实，并将孔道11的地表出口附近部位夯填密实；步骤六、浅埋段地表加固：如图4和图5所示，具体包括以下步骤.a运送施工工具:将施工工具绑扎在移动钢丝绳似一端，从地表一端拉扯移动钢丝绳62将施工工具通过运输钢管1，移送至待加固的浅埋段；b清表:对待加固的浅埋段的区域进行清表，清除原地面表层的植被和虚土；c运送施工材料:将施工材料绑扎在移动钢丝绳似一端，从地表一端拉扯移动钢丝绳62将施工工具通过运输钢管1，移送至待加固的浅埋段;然后再将混凝土喷射管穿过运输钢管1，送至地面；'d基础加固：搭设砂浆锚杆，并挂设钢筋网，然后喷射C20混凝土，厚度不小于i〇cm，形成基础面层7;e偏压侧加固：在浅埋段的偏压侧的基础面层7上设置混凝土套拱8进行加固处理;混凝土套拱8内设置I1S轻型钢架，轻型钢架的纵向间距不大于lm;套拱拱脚81设置3根¢42锁脚钢管82，钢管长6m，与型钢钢架焊接固定;两侧的套拱拱脚81采用C20混凝土浇筑而成，混凝土套拱8采用C30混凝土浇筑而成；f覆盖层回填：向浅埋段回填覆盖层9,覆盖厚度不小于0.5m，然后在覆盖层9表面铺洒剥离的种植土，在土层中播撒草籽，进行绿化处理；g清理:将施工工具、设备和施工材料通过运输钢管1送回隧道内部。[0023]以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

权利要求：1.用于隧道浅埋段的材料运送体系，其特征在于:包括设置在隧道浅埋段的土层中的孔道（11，以及运输钢管1和钢管支架2;所述孔道（11由内向外、朝隧道上台阶掌子面3的前方倾斜，孔道（11的下端出口与隧道的上台阶开挖空间（31相通，孔道（11的上端出口与地表相通，并且孔道（U的上端出口高于浅埋段加固层的设计高度；所述运输钢管（1穿在孔道（11中，并且运输钢管（1的一端穿过隧道上台阶掌子面3的超前支护体系4伸入至隧道的上台阶开挖空间（31内、隧道上台阶掌子面3的后方，运输钢管1的另一端伸出地表；所述钢管支架（2设置在隧道开挖的上台阶32上，钢管支架2顶端与运输钢管（1刚性连接。2.根据权利要求1所述的用于隧道浅埋段的材料运送体系，其特征在于:所述孔道（11与水平面的夹角不超过60°，所述孔道（11的直径为120-220mm，所述运输钢管1的外径比孔道直径小4〇-60mm。3.根据权利要求2所述的用于隧道浅埋段的材料运送体系，其特征在于:所述运输钢管1伸出地表的端头比浅埋段加固层的设计高度高8〇-l〇〇cm。4.根据权利要求3所述的用于隧道浅埋段的材料运送体系，其特征在于:所述运输钢管1与孔道11之间的缝隙中填筑有细土或碎石土。5.根据权利要求4所述的用于隧道浅埋段的材料运送体系，其特征在于:所述运输钢管1内设有滑索出），所述滑索6包括固定钢丝绳出1和移动钢丝绳62，固定钢丝绳61沿运输钢管（1的长度方向布置，两端分别固定在运输钢管（1的两端头，移动钢丝绳62中部通过绳卡63与固定钢丝绳61连接，沿运输钢管⑴的长度方向布置，两端分别伸出运输钢管1的两端开口。6.根据权利要求5所述的用于隧道浅埋段的材料运送体系，其特征在于:所述移动钢丝绳62的长度大于运输钢管1长度的2倍。7.使用权利要求1-6任意一项所述的用于隧道浅埋段的材料运送体系的浅埋段地表加固方法，其特征在于:包括以下步骤：步骤一、勘测:根据施工图纸对隧道的浅埋段区域进行实地勘测，确定洞身掌子面开挖里程、支护参数、运输钢管1的穿透位置及角度；步骤二、预加固：对隧道掌子面前方的浅埋段土层进行预加固，采用长管棚超前支护进行隧道洞顶的地表加固，采用小导管5注浆进行材料运送体系中的孔道（11周围土层的加固；步骤三、暗挖：采用三台阶法或者三台阶临时仰拱法进行隧道开挖，形成上台阶、中台阶和下台阶三个操作平台；步骤四、设立钢管支架:在上台阶32上设置钢管支架2;步骤五、设置运输钢管:设置孔道11，并埋设运输钢管（1;步骤六、浅埋段地表加固：通过运输钢管（1将加固施工所用的施工设备、材料移送至待加固的浅埋段，然后进行喷锚支护与偏压侧套拱联合加固。8.根据权利要求7所述的浅埋段地表加固方法，其特征在于:步骤二中长管棚沿隧道延伸方向布置，采用〇89的无缝钢管，长度不小于5mm，长管棚的环向间距为3〇-5〇cm，长管棚外插角12°;所述小导管5设置在掌子面前方覆盖层，沿运输钢管（1环向布置，小导管5之间的间距不大于40cm，小导管5的外插角度与运输钢管（1保持平行，小导管5与运输钢管（1中心间距不小于50cm，小导管5内的注浆为水灰比0.5-1的水泥砂浆。9.根据权利要求7所述的浅埋段地表加固方法，其特征在于:步骤五设置运输钢管（1，具体包括以下步骤：①定位:根据施工设计，进行精确的测量放样，选择洞身偏压段的偏压侧，在隧道的上台阶开挖空间（31内确定孔道11的钻孔位置和角度；②钻孔:以上台阶32为操作平台，采用潜孔钻或液压钻孔设备进行孔道11的钻孔；③埋设运输钢管:在孔道（11内设置运输钢管（1，采用钻机顶进，直至运输钢管（1的顶端伸出孔道11的地表出口；④固定运输钢管与钢管支架:运输钢管（1的尾部通过抱箍或焊接固定在钢管支架2上；⑤密封:运输钢管（1与孔道11之间的缝隙中填筑有细土或碎石土，夯填密实，并将孔道11的地表出口附近部位夯填密实。10.根据权利要求7所述的浅埋段地表加固方法，其特征在于:步骤六中喷锚支护与偏压侧套拱联合加固，按照以下步骤进行施工：a运送施工工具:将施工工具通过运输钢管（1，移送至待加固的浅埋段；b清表:对待加固的浅埋段的区域进行清表，清除原地面表层的植被和虚土；c运送施工材料:将施工材料和混凝土喷射管分别通过运输钢管（〇，移送至待加固的浅埋段；d基础加固:搭设砂浆锚杆，并挂设钢筋网，然后喷射混凝土，形成基础面层7;e偏压侧加固：在浅埋段的偏压侧的基础面层7上设置混凝土套拱（8进行加固处理；f覆盖层回填：向浅埋段回填覆盖层9，然后在覆盖层9表面铺洒剥离的种植土，在土层中播撒草籽，进行绿化处理。

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