一種隧道施工過程中斷層破碎帶塌方治理方法
【專利摘要】本發明公開了一種適應于在隧道施工過程中斷層破碎帶塌方治理方法，包括步驟：步驟1對塌方段相鄰圍巖進行拱架加固；步驟2清理塌方體；清理完成后在塌方掌子面上噴射混凝土將其封閉；步驟3將千斤頂作用在模板的臺架底部四角；各個模板間留出鋼拱架寬度的間隔，并及時進行立架；模板與鋼拱架共同形成一道支護層；步驟4透過模板預先留存的孔，采用高壓注漿的方式，形成拱頂混凝土層；在鋼拱架拱腳及側壁處打入注漿小導管；步驟5在以模板與鋼拱架為底模的前端采用小導管注漿加固，進行塌方段的下一施工循環階段操作，具體步驟重復1~4；步驟6當完成第二循環時，通過步驟2預埋的輸送口，形成護拱層混凝土的支撐。
【專利說明】一種隧道施工過程中斷層破碎帶塌方治理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種隧道施工過程中斷層破碎帶塌方治理方法。
【背景技術】
[0002]在隧道建設過程中，塌方災害頻繁發生。當隧道施工至斷層破碎帶時，由于圍巖等級發生驟降，加上斷層破碎帶往往富含地下水，原初期支護設計難以維持圍巖穩定性，遂發生大范圍塌方。隧道塌方會造成工期延誤、機械設備損壞、投資費用增加，同時對現場施工人員的生命安全構成巨大威脅。
[0003]目前，治理塌方的主要技術手段有超前小導管法、管棚超前支護法。由于斷層破碎帶處塌方具有塌方規模大，塌腔空洞高度高，塌方體內時常伴隨滲涌水、容易牽引相鄰段發生連續塌方的特點。在小導管注漿固結塌方體后，施工管棚超前支護過程中，經常出現鉆孔困難、塌孔、卡鉆、圍巖沉降變形嚴重、管棚無法安裝。
[0004]針對以上斷層破碎帶塌方治理過程中出現的問題，亟需一種全新合理的塌方治理方法，快速治理斷層破碎帶塌方，降低施工費用，減少工期延誤，避免在治理過程中發生二次塌方。
【發明內容】
[0005]本發明的目的針對傳統塌方處理方法在斷層破碎帶塌方治理中的缺陷，提供一種適應于在隧道施工過程中斷層破碎帶塌方治理方法，從而豐富隧道塌方治理技術，降低塌方災害帶來的損失。
[0006]為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下:
[0007]一種適應于在隧道施工過程中斷層破碎帶塌方治理方法，包括如下步驟:
[0008]步驟I對塌方段相鄰圍巖進行拱架加固，且對被加固的圍巖的拱墻采用小導管注漿加固，確保施工安全；
[0009]步驟2清理塌方體；清理完成后在塌方掌子面上噴射混凝土將其封閉；觀測確認安全后，在塌方部位后方開始支護模板，并預埋泵管在拱架上部作為將來進一步處理時混凝土的輸送口；
[0010]步驟3將千斤頂作用在模板的臺架底部四角，起到提升高度與防止支護大變形發生的作用；各個模板間留出鋼拱架寬度的間隔，并進行立架；模板與鋼拱架共同形成一道支護層；
[0011]步驟4透過模板預先留存的孔，采用高壓注漿的方式，以模板與鋼拱架為底模，形成拱頂混凝土層；在鋼拱架拱腳及側壁處打入注漿小導管，從而保證拱腳安全；
[0012]步驟5在以模板與鋼拱架為底模的前端采用小導管注漿加固，清理剩余塌方體，進行塌方段的下一施工循環階段操作，具體步驟重復I?4 ;
[0013]步驟6當完成第二循環時，通過步驟2預埋的輸送口，采用泵送加強混凝土，注入到拱頂混凝土層上部，形成護拱層混凝土的支撐，并轉入下一施工循環。
[0014]所述模板為內半徑為5.5m,厚度為0.9cm,長度為1.8m的半圓狀鋼板；在每塊模板上沿圓周方向設有三列間隔排列預留孔，所述的預留孔半徑為2.5cm。
[0015]所述預留孔為傾斜孔，傾斜孔的軸線與隧道開挖方向軸線夾角為30?35度，且傾斜孔的軸線與圍巖巖層地質構造發育方向垂直。預留孔為傾斜孔，方便小導管的斜向施工同時防止注漿液體滲出。
[0016]所述鋼拱架為I20b工字鋼拱架。
[0017]所述模板臺架支撐高度為8.5m,寬度為11m。
[0018]所述的模板臺架支撐高度與寬度接近隧道斷面高度與寬度。
[0019]本發明的有益效果是:
[0020](I)克服了超前小導管在松散堆積體內注漿固結效果不好的問題。
[0021](2)液壓千斤頂的采用降低了在治理過程中二次塌方的危險。
[0022](3)模板與支撐臺架均可循環利用，降低了塌方災害治理的經費投入。
[0023](4)采用分段模板注漿支護方法(即按照支護模板的尺寸進行分段治理，同時采用注漿方式建立隧道拱頂的護拱混凝土層及拱頂混凝土層)，解決了管棚超前支護由于塌?L、卡鉆以及鉆孔距離有限等原因造成的難以解決的大規模塌方的問題。
[0024](5)該方法不受塌方體內含水量多少的影響，適應面廣。
[0025](6)避免了施工中大量的鉆孔工作，工序得以減少，確保了塌方治理的安全性與永久性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1拱形鋼模板示意圖；
[0027]圖2模板臺架支撐示意圖；
[0028]圖3小導管平面布設示意圖；
[0029]圖4塌方治理后斷面示意圖；
[0030]其中:1拱形鋼模板，2預留孔，3模板臺架支撐，4超前小導管，5護拱混凝土層，6
[0031]拱頂混凝土層。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖1-4，以某隧道突發性斷層破碎帶塌方治理為例，詳細說明隧道施工過程中斷層破碎帶塌方治理方法及其施工步驟。
[0033]施工準備階段:
[0034]根據設計加工5塊隧道支護模板，模板尺寸為內半徑為5.5m，厚度為0.9cm,孔與孔間距為1.5m,孔的半徑為2.5cm,模板長度為1.8m。焊接5個模板支護臺架,鋼架模板支撐高度為8.5m，寬度為11m。針對施工方法對工人進行提前培訓，并進行安全操作演練。準備好所需要的鋼骨架、千斤頂、注漿材料、混凝土以及保證所需機械設備的性能完好。
[0035]施工過程階段:
[0036]①首先對塌方段相鄰6m范圍內圍巖進行拱架加固，且在此段范圍內拱墻采用小導管注漿加固，確保施工安全。
[0037]②迅速清理塌方體，每次清理距離保持在1.5m?2.0m0清理完成后立即在塌方掌子面上噴射C20混凝土將其封閉。觀測確認安全后，在塌方部位4m范圍開始支護模板，并預埋3根Φ 150mm，長度為250cm泵管在拱架上部作為將來進一步處理時混凝土輸送口。
[0038]③將千斤頂作用在支撐模板的臺架底部四角，起到提升高度與防止支護大變形發生的作用。模板與模板間留出鋼拱架寬度的間隔，及時進行立架。模板與鋼拱架共同形成一道支護層。
[0039]④透過模板預先留存的孔，采用高壓注漿的方式，以模板與鋼拱架為底模，形成一定厚度的拱頂混凝土層。在鋼拱架拱腳及側壁處打入Φ42注漿小導管，縱環向間距為45cmX90cm,從而保證拱腳安全。
[0040]⑤在第一個循環端部采用小導管注漿加固，清理剩余塌方體，進行第二循環階段操作，具體步驟重復①?④。
[0041]⑥當完成第二循環時，通過步驟②預埋的輸送口，采用泵送C25加強混凝土，注入到拱頂混凝土層上部，形成護拱層混凝土的支撐，并轉入下一施工循環。
[0042]⑦每一施工循環結束后，均布設監控量測點，進行監控量測。
【權利要求】
1.一種適應于在隧道施工過程中斷層破碎帶塌方治理方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟I對塌方段相鄰圍巖進行拱架加固，且對被加固的圍巖的拱墻采用小導管注漿加固； 步驟2清理塌方體；清理完成后在塌方掌子面上噴射混凝土將其封閉；觀測確認安全后，在塌方部位后方開始支護模板，并預埋泵管在拱架上部作為將來進一步處理時混凝土輸送口 ； 步驟3將千斤頂作用在模板的臺架底部四角；各個模板間留出鋼拱架寬度的間隔，并及時進行立架；模板與鋼拱架共同形成一道支護層； 步驟4透過模板預先留存的孔，采用高壓注漿的方式，以模板與鋼拱架為底模，形成拱頂混凝土層；在鋼拱架拱腳及側壁處打入注漿小導管； 步驟5在以模板與鋼拱架為底模的前端采用小導管注漿加固，清理剩余塌方體，進行塌方段的下一施工循環階段操作，具體步驟重復I?4 ; 步驟6當完成第二循環時，通過步驟2預埋的輸送口，采用泵送加強混凝土，注入到拱頂混凝土層上部，形成護拱層混凝土的支撐，并轉入下一施工循環。
2.如權利要求1所述的適應于在隧道施工過程中斷層破碎帶塌方治理方法，其特征在于， 所述模板為內半徑為5.5m,厚度為0.9cm,長度為1.8m的半圓狀鋼板；在每塊模板上沿圓周方向設有三列間隔排列預留孔，所述的預留孔半徑為2.5cm。
3.如權利要求2所述的適應于在隧道施工過程中斷層破碎帶塌方治理方法，其特征在于，所述預留孔為傾斜孔，傾斜孔的軸線與隧道開挖方向軸線夾角為30?35度，且傾斜孔的軸線與圍巖巖層地質構造發育方向垂直。
4.如權利要求2所述的適應于在隧道施工過程中斷層破碎帶塌方治理方法，其特征在于，所述鋼拱架為I20b工字鋼拱架。
5.如權利要求2所述的適應于在隧道施工過程中斷層破碎帶塌方治理方法，其特征在于，所述模板臺架支撐高度為8.5m，寬度為11m。
【文檔編號】E21D11/10GK104196546SQ201410382380
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月6日 優先權日:2014年8月6日
【發明者】李術才, 袁永才, 周宗青, 李利平, 張乾青, 石少帥, 雷霆, 王升 申請人:山東大學