一种大断面分岔隧道开挖中夹岩支护装置及使用方法

技术领域

本发明涉及一种隧道开挖中夹岩支护结构，特别是一种大断面分岔隧道开挖中夹岩支护装置及使用方法。

背景技术

大断面分岔隧道是公路隧道地下结构宽大化的建设趋势,作为联结大断面隧道和小净距隧道的重要区段,其多变的隧道结构和繁杂的开挖工序给钻爆法安全施工带来了挑战，中夹岩，又称中岩柱，中岩墙，中夹岩墙，指隧道中岩墙，即小净距隧道上下行双洞之间的岩石，在隧道施工的施工的过程中，无论是爆破还是钻孔，极其容易造成塑性破坏，导致中夹岩受到破坏，影响到中夹岩的稳定性。

现有技术中对于中夹岩的固定，多是利用打入注浆管与对拉锚索的方式，将水泥砂浆注入注浆管中渗入墙体内，对中岩墙的结构进行加固，在打入注浆管时，会根据岩体的结构以及深度来决定注浆管打入的角度以及数量，在不同的工程中还会在不同的角度上打入注浆管。

但是，均匀密布的注浆管都是单根打入的方式，注浆管与注浆管之间都没有任何的联系，无论是在浆液凝固期以及后期整体浇筑完成后，注浆管的设置都较为的单薄，一旦隧道结构出现形变后难以形成较好的支护、固定效果，导致后期需要频繁维修养护，成本提高的同时也存在安全隐患。

故本案旨在提供一种大断面分岔隧道开挖中夹岩支护装置及使用方法，改变注浆管本身的结构以及排列，同时建立注浆管与注浆管之间的联系，从而让作为主要支护作用的注浆管能够形成一道稳定的初步支护结构，让中夹岩结构更加的稳定。

发明内容

本发明提供了一种大断面分岔隧道开挖中夹岩支护装置及使用方法，可以有效解决上述问题。

本发明是这样实现的：

一种大断面分岔隧道开挖中夹岩支护装置，设置在第一隧道与第二隧道之间的中岩墙内，包括：若干个注浆管，若干个连接座，拉结网架，

所述连接座包含上连接座板与下连接座板，所述上连接座板设置在中岩墙内部的底部且贯穿第一隧道与第二隧道，所述下连接座板设置在中岩墙内部的顶部且贯穿第一隧道与第二隧道，所述上连接座板与下连接座板平行；

所述注浆管包含横向注浆管轴与斜向注浆管轴，所述横向注浆管轴位于所述上连接座板的下方，所述斜向注浆管轴位于所述横向注浆管轴的下方且倾斜设置在所述中岩墙内，所述横向注浆管轴、斜向注浆管轴的注浆段位于所述中岩墙的内部，所述横向注浆管轴、斜向注浆管轴的入浆段位于所述中岩墙的侧壁，最底部的横向注浆管轴斜向注浆管轴嵌于下连接座板中；

所述拉结网架为一钢筋结扎而成的钢筋连接网，所述拉结网架包含若干个用于结扎钢筋的结扎扣，所述横向注浆管轴与斜向注浆管轴的入浆段抵接在所述拉结网架的结扎扣上。

所述横向注浆管轴与斜向注浆管轴上均设置有一拉结索，所述拉结索在所述横向注浆管轴与斜向注浆管轴打入中岩墙后锁固在拉结网架上。

作为进一步改进的，所述拉结网架的上下两端均具有插排架，所述插排架分别连接插接至上连接座板与下连接座板。

作为进一步改进的，所述插排架包括对应所述连接座的插排杆，连接在所述插排杆之间的连接臂，所述插排杆远离拉结网架的一侧还安设有侧扩板，所述侧扩板紧贴在所述中岩墙的侧壁上。

作为进一步改进的，所述拉结网架由若干纵向钢筋与若干横向钢筋组成，所述结扎扣绞锁在纵向钢筋与横向钢筋的交叉处，所述结扎扣的外侧面通过一外扣座包覆，所述外扣座包覆结扎扣后靠压在所述注浆管上。

作为进一步改进的，所述外扣座包括一抵接在所述结扎扣上的外扣抵接板，自所述外扣抵接板朝所述注浆管一侧延伸设置的扣接片，所述扣接片具有若干第一折弯部以及与所述第一折弯部一体成型的第二折弯部，所述第一折弯部与第一折弯部之间间隔设置。

作为进一步改进的，所述第二折弯部的外部捆绑有钢索，所述钢索将外扣座绞锁在注浆管上。

作为进一步改进的，所述横向注浆管轴与斜向注浆管轴的结构大小相同，所述横向注浆管轴包括用于进入中岩墙内的钻探段，与所述钻探段连接的过度段，与所述过度段连接的主支撑段，与所述主支撑段连接并位于中岩墙侧壁上的填充段。

作为进一步改进的，所述过度段中设有一内槽，所述主支撑段的外周面上开设有内肋槽，所述内槽与内肋槽相通，所述拉结索嵌设在所述内槽、内肋槽中，所述钻探段、过度段、主支撑段的外部均开设有注浆口。

本发明还提供一种大断面分岔隧道开挖中夹岩支护装置的使用方法，应用上述的一种大断面分岔隧道开挖中夹岩支护装置，包括如下步骤：

S1；在所述中岩墙侧壁的上下端钻孔，将上连接座板与下连接座板嵌入，并对上连接座板与下连接座板露出的位置打胶；

S2；将横向注浆管轴与斜向注浆管轴打入中岩墙中，最底部的斜向注浆管轴嵌于上连接座板内，横向注浆管轴位于上连接座板的下方，并将浆液注入横向注浆管轴与斜向注浆管轴内；

S3；在中岩墙的侧壁结扎拉结网架，将拉结网架的钢筋之间的部分结扎扣抵在横向注浆管轴与斜向注浆管轴的最外端，拉结网架的两端固定到上连接座板与下连接座板上；

S4；在结扎扣上套设外扣座，并将外扣座结扎在横向注浆管轴与斜向注浆管轴上形成包覆；

S5；在拉结网架的外侧喷涂混凝土外墙，形成完整的中岩墙外侧壁。

作为进一步改进的，所述S2还包括，在横向注浆管轴与斜向注浆管轴打入后，将拉结索通过张紧机拉紧固定，并在拉结网架搭建完成后将拉结索固定到拉结网架上。

本发明的有益效果是：

在现有的中夹岩支护固定结构中，多数是采用导管注浆或者锚杆拉紧固定的方式，对中夹岩进行较好的支护，但是各个分散的导管以及锚杆受力都较为的分散，难以建立起一个完整的的支护面，从而在真正受岩层变动的时候支护结构很容易受到损坏而开裂、坍塌，故本发明首先提出在中夹岩的上下位置设立连接座，连接座分为上连接座板与下连接座板，上连接座板能够建立一个较为稳固的支护基底，不仅能够对岩体本身的结构加强，同时还能够与最底部的斜向注浆管轴建立一定的配合关系，从而为底部的斜向注浆管轴提供支持，进而提高支护结构底部的强度。

在注浆管的设置过程中并不是采用均匀设置的方案，注浆管是分为水平的横向注浆管轴与倾斜的斜向注浆管轴设置，在中岩墙的上端位置，此处岩体的厚度较厚，不容易发生开裂的现象，故此处可以采用水平的横向注浆管轴与倾斜度较为平缓的斜向注浆管轴，而在越靠近中岩墙的下端位置，实际上中岩墙的厚度越薄，则此时斜向注浆管轴需要的倾斜度要越大，横跨的区域越大，从而才能够达到稳定支护的效果。

虽然设置了诸多的注浆管，但是实际上这些固定结构均是分散的，没有统一形成一稳固的连接，对此，本发明进一步提出在中岩墙未进行混凝土面施工前，先在所有的注浆管上入浆段位置设置拉结网架，拉结网架可建立完整支撑网面的同时，其中的结扎扣能够对应注浆管的设置，对每个注浆管进行支撑，从而在注浆管受振动时能够起到一定的顶固效果。

在经过结扎扣与注浆管进行联系之后，虽然能够对注浆管起到一定的支撑作用，但实际上分散的较为有限，在注浆的浆液凝固层由于岩体运动发生开裂的情况时，注浆管与拉结网架的配合效果还是较为的微弱，对此，本发明还提出了在横向注浆管轴与斜向注浆管轴上均设置有一拉结索，利用拉结索进一步提高注浆管与拉结网架之间的配合，从而让注浆管的设置更加的稳定，进而促进整个支护结构的稳定。

为了让拉结网架能够稳定的安装在中岩墙的侧壁上，本发明在拉结网架上下端设置插排架，让拉结网架能够安装到上连接座板与下连接座板上，使拉结网架能够贴合在中岩墙的内侧壁上，而插排架也不是单纯的一架体，由于连接座是整排设置的，故拉结网架的横跨面积也较大，对应的，插排架也需横跨一定的区域，对此，插排架不仅分为与连接座对应的插排杆，插排杆与插排杆之间还通过连接臂联结在一起，达到整体分散卸力的效果，并且为了进一步提高拉结网架与中岩墙侧壁的联系，还设置了与中岩墙弧度相同的侧扩板，将侧扩板打入中岩墙中，让拉结网架在上下端的位置上更加的均匀。

上述中提到通过结扎扣将注浆管抵住，但是由于结扎扣所占的面积较小，在对注浆管进行靠压的时候压力较小，接触面积会直接影响到支撑力，对此，本发明还提出在结扎扣对应注浆的管的位置上设置外扣座，外扣座不仅能够包覆住结扎扣与注浆管配合的位置，同时还能够延伸到注浆管上，从而让拉结网架与注浆管之间的配合更加密切，而为了避免外扣座从注浆管上脱落，还在第二折弯部上捆扎有钢索。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明一种大断面分岔隧道开挖中夹岩支护装置与隧道配合的结构示意图。

图2是本发明一种拉结网架的正视结构示意图。

图3是本发明实施一中一种外扣座的结构示意图。

图4是本发明一种横向注浆管轴的结构示意图。

图5是本发明实施二中一种外扣座的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参照图1～图5所示，一种大断面分岔隧道开挖中夹岩支护装置及使用方法，设置在第一隧道10与第二隧道20之间的中岩墙30内，其特征在于，包括：若干个注浆管，若干个连接座，拉结网架60，所述连接座包含上连接座板41与下连接座板42，所述上连接座板41设置在中岩墙30内部的底部且贯穿第一隧道10与第二隧道20，所述下连接座板42设置在中岩墙30内部的顶部且贯穿第一隧道10与第二隧道20，所述上连接座板41与下连接座板42平行；所述注浆管包含横向注浆管轴21与斜向注浆管轴22，所述横向注浆管轴21位于所述上连接座板41的下方，所述斜向注浆管轴22位于所述横向注浆管轴21的下方且倾斜设置在所述中岩墙30内，所述横向注浆管轴21、斜向注浆管轴22的注浆段位于所述中岩墙30的内部，所述横向注浆管轴21、斜向注浆管轴22的入浆段位于所述中岩墙30的侧壁，最底部的横向注浆管轴21斜向注浆管轴22嵌于下连接座板42中；所述拉结网架60为一钢筋结扎而成的钢筋连接网，所述拉结网架60包含若干个用于结扎钢筋的结扎扣61，所述横向注浆管轴21与斜向注浆管轴22的入浆段抵接在所述拉结网架60的结扎扣61上；所述横向注浆管轴21与斜向注浆管轴22上均设置有一拉结索70，所述拉结索70在所述横向注浆管轴21与斜向注浆管轴22打入中岩墙30后锁固在拉结网架60上。

在本实施例中，注浆管、连接座、拉结网架60露出中岩墙30的部分均较短，采用混凝土浇筑之后从外面无法看出来，从而避免对外部区域造成影响。

在本实施例中，注浆管注入的为微膨胀水泥砂浆，在注浆完成后需要等待一段养护周期，一般为5～10天，在养护期间暂不进行拉结网架60的固定，在接近养护的最后一天时再安装拉结网架60。

在注浆的过程中，采用双液调速高压注浆泵从周边至中间注浆，注浆控制压力为0.5～2.5MPa，当注浆压力达到2 .0MPa时停止注浆，浆液必须充满注浆管及其周围的空隙，注浆液先稀后浓，注浆顺序为由下至上，注浆量先大后小，注浆压力由小到大。

在现有的中夹岩支护固定结构中，多数是采用导管注浆或者锚杆拉紧固定的方式，对中夹岩进行较好的支护，但是各个分散的导管以及锚杆受力都较为的分散，难以建立起一个完整的的支护面，从而在真正受岩层变动的时候支护结构很容易受到损坏而开裂、坍塌，故本发明首先提出在中夹岩的上下位置设立连接座，连接座分为上连接座板41与下连接座板42，上连接座板41能够建立一个较为稳固的支护基底，不仅能够对岩体本身的结构加强，同时还能够与最底部的斜向注浆管轴22建立一定的配合关系，从而为底部的斜向注浆管轴22提供支持，进而提高支护结构底部的强度。

在注浆管的设置过程中并不是采用均匀设置的方案，注浆管是分为水平的横向注浆管轴21与倾斜的斜向注浆管轴22设置，在中岩墙30的上端位置，此处岩体的厚度较厚，不容易发生开裂的现象，故此处可以采用水平的横向注浆管轴21与倾斜度较为平缓的斜向注浆管轴22，而在越靠近中岩墙30的下端位置，实际上中岩墙30的厚度越薄，则此时斜向注浆管轴22需要的倾斜度要越大，横跨的区域越大，从而才能够达到稳定支护的效果。

由于图1中为主视图，故无法看清注浆管与连接座的设置方式，实际上，注浆管与连接座都为等距交错间隔设置，注浆管分别从第一隧道10与第二隧道20的位置交错打入，从而保证一段间隔内都有注浆管的设置支撑。

虽然设置了诸多的注浆管，但是实际上这些固定结构均是分散的，没有统一形成一稳固的连接，对此，本发明进一步提出在中岩墙30未进行混凝土面施工前，先在所有的注浆管上入浆段位置设置拉结网架60，拉结网架60可建立完整支撑网面的同时，其中的结扎扣61能够对应注浆管的设置，对每个注浆管进行支撑，从而在注浆管受振动时能够起到一定的顶固效果。

在经过结扎扣61与注浆管进行联系之后，虽然能够对注浆管起到一定的支撑作用，但实际上分散的较为有限，在注浆的浆液凝固层由于岩体运动发生开裂的情况时，注浆管与拉结网架60的配合效果还是较为的微弱，对此，本发明还提出了在横向注浆管轴21与斜向注浆管轴22上均设置有一拉结索70，利用拉结索70进一步提高注浆管与拉结网架60之间的配合，从而让注浆管的设置更加的稳定，进而促进整个支护结构的稳定。

为了让拉结网架60能够稳定的安装在中岩墙30的侧壁上，本发明在所述拉结网架60的上下两端均具有插排架62，所述插排架62分别连接插接至上连接座板41与下连接座板42，通过拉结网架60上下端设置的插排架62，让拉结网架60能够安装到上连接座板41与下连接座板42上，使拉结网架60能够贴合在中岩墙30的内侧壁上；

插排架62也不是单纯的一架体，由于连接座是整排设置的，故拉结网架60的横跨面积也较大，对应的，插排架62也需横跨一定的区域，对此，所述插排架62包括对应所述连接座的插排杆621，连接在所述插排杆621之间的连接臂622，所述插排杆621远离拉结网架60的一侧还安设有侧扩板623，所述侧扩板623紧贴在所述中岩墙30的侧壁上，插排架62不仅分为与连接座对应的插排杆621，插排杆621与插排杆621之间还通过连接臂622联结在一起，达到整体分散卸力的效果，并且为了进一步提高拉结网架60与中岩墙30侧壁的联系，还设置了与中岩墙30弧度相同的侧扩板623，将侧扩板623打入中岩墙30中，让拉结网架60在上下端的位置上更加的均匀。

实际上，所述拉结网架60由若干纵向钢筋与若干横向钢筋组成，所述结扎扣61绞锁在纵向钢筋与横向钢筋的交叉处，所述结扎扣61的外侧面通过一外扣座63包覆，所述外扣座63包覆结扎扣61后靠压在所述注浆管上，上述中提到通过结扎扣61将注浆管抵住，但是由于结扎扣61所占的面积较小，在对注浆管进行靠压的时候压力较小，接触面积会直接影响到支撑力，对此，本发明的所述结扎扣61的外侧面通过一外扣座63包覆，所述外扣座63包覆结扎扣61后靠压在所述注浆管上，通过在结扎扣61对应注浆的管的位置上设置外扣座63，外扣座63不仅能够包覆住结扎扣61与注浆管配合的位置，同时还能够延伸到注浆管上，从而让拉结网架60与注浆管之间的配合更加密切。

而为了避免外扣座63从注浆管上脱落，外扣座63并不单单只是一个简单的圆筒结构，所述外扣座63包括一抵接在所述结扎扣61上的外扣抵接板631，自所述外扣抵接板631朝所述注浆管一侧延伸设置的扣接片632，所述扣接片632具有若干第一折弯部6321以及与所述第一折弯部6321一体成型的第二折弯部6322，所述第一折弯部6321与第一折弯部6321之间间隔设置，首先通过外扣抵接板631将结扎扣61压住，尔后再让第一折弯部6321适应结扎扣61与注浆管的延伸变化，并让第二折弯部6322套接在注浆管的外侧位置上形成固定，而为了避免第二折弯部6322从注浆管上脱落，所述第二折弯部6322的外部捆绑有钢索，所述钢索将外扣座63绞锁在注浆管上。

在本实施例中，所述横向注浆管轴21与斜向注浆管轴22的结构大小相同，故本案中以横向注浆管轴21为例，具体的：所述横向注浆管轴21与斜向注浆管轴22的结构大小相同，所述横向注浆管轴21包括用于进入中岩墙30内的钻探段211，与所述钻探段211连接的过度段212，与所述过度段212连接的主支撑段213，与所述主支撑段213连接并位于中岩墙30侧壁上的填充段214，在打入注浆管的过程，首先通过锥形结构的钻探段211将注浆管打入中岩墙30中，尔后将浆液经填充段214注入主支撑段213、过度段212、钻探段211中，让浆液渗透到中岩墙30的岩体中，填充段214上可连接快速接头，或者直接将带有阀门的注浆机连接到填充段214上。

而主支撑段213、过度段212的外壳体并不是完全的实心结构，实际上，所述过度段212中设有一内槽2121，所述主支撑段213的外周面上开设有内肋槽2131，所述内槽2121与内肋槽2131相通，所述拉结索70嵌设在所述内槽2121、内肋槽2131中，所述钻探段211、过度段212、主支撑段213的外部均开设有注浆口，拉结索70会直接位于内槽2121、内肋槽2131中而不会占据到整个注浆管的外部空间，以避免在钻入岩体的过程中受到磨损，而内槽2121、内肋槽2131仅占据了钻探段211、过度段212、主支撑段213的一侧，并不影响整体的注浆。

实施例二：

本实施例与上述实施例的不同之处在于：参照图5所示，在外扣抵接板631上还锁固有一耳座64，相邻的耳座64之间通过一串接杆65连接，实际上，串接杆65为弧形的结构，通过热弯曲的方式让其弯曲，其弧度贴合中岩墙30侧壁的弧面。从而在保证对外扣座63拉结效果的同时，又不直接影响中岩墙30侧壁的混凝土浇筑厚度。

实施例三：

本发明的另一实施例还提供了一种大断面分岔隧道开挖中夹岩支护装置的使用方法，应用上述实施例的一种大断面分岔隧道开挖中夹岩支护装置，包括如下步骤：

S1；在所述中岩墙30侧壁的上下端钻孔，将上连接座板41与下连接座板42嵌入，并对上连接座板41与下连接座板42露出的位置打胶；

S2；将横向注浆管轴21与斜向注浆管轴22打入中岩墙30中，最底部的斜向注浆管轴22嵌于上连接座板41内，横向注浆管轴21位于上连接座板41的下方，并将浆液注入横向注浆管轴21与斜向注浆管轴22内；

S3；在中岩墙30的侧壁结扎拉结网架60，将拉结网架60的钢筋之间的部分结扎扣61抵在横向注浆管轴21与斜向注浆管轴22的最外端，拉结网架60的两端固定到上连接座板41与下连接座板42上；

S4；在结扎扣61上套设外扣座63，并将外扣座63结扎在横向注浆管轴21与斜向注浆管轴22上形成包覆；

S5；在拉结网架60的外侧喷涂混凝土外墙，形成完整的中岩墙30外侧壁。

进一步地，所述S2还包括，在横向注浆管轴21与斜向注浆管轴22打入后，将拉结索70通过张紧机拉紧固定，并在拉结网架60搭建完成后将拉结索70固定到拉结网架60上。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。