一種嶺脊段極高地應力軟巖隧道施工變形控制的支護方法
【專利摘要】本發明所述的一種嶺脊段極高地應力軟巖隧道變形控制的支護方法布置有序，施工工序緊湊，效果顯著。當開挖嶺脊段極高地應力軟巖隧道時，使用所述的方法能夠有效達到控制隧道圍巖變形，從而為嶺脊段極高地應力軟巖隧道的后續施工和運營安全提供了保證。
【專利說明】
一種嶺脊段極高地應力軟巖隧道施工變形控制的支護方法
[0001]【技術領域】
本發明涉及隧道開挖技術領域，尤其是涉及一種嶺脊段極高地應力軟巖隧道施工變形控制的支護方法。
[0002]【【背景技術】】
公知的，在嶺脊段極高地應力軟巖條件下的隧道在施工過程中受高地應力和軟弱圍巖的共同作用，隧道的支護系統極易發生難以控制的變形情況。嶺脊段是指隧道所處埋深最大，地應力最高，圍巖極其破碎，變形量最大，施工難度異常大的地段。發生這類難以控制的變形將導致隧道支護系統破壞失效，出現混凝土塊掉落、鋼拱架扭曲等現象。隨之而來的大變形，將導致隧道凈空侵限，甚至隧道坍塌，嚴重危及人員及設備安全，影響施工進度，造成施工成本的急劇增加。極高地應力段隧道施工后的變形控制是工程是否成功的關鍵。通過支護結構控制變形，使結構不出現破壞，并且不能邊界侵限，確保隧道完成后運營限界滿足要求。邊界侵限是指隧道初期支護的內輪廓線侵入隧道的其他外輪廓線，是不允許發生的。
[0003]以往高地應力軟巖隧道，尤其是在較大水平構造地應力以及軟弱圍巖的條件下，隧道的邊墻位置通常發生大變形，采取的變形控制方法多以增大鋼拱架型號、增加錨桿長度、增設錨索、增加套拱等支護措施來減少隧道的變形。由于這些措施沒有形成有效支護系統，雖然對變形控制能起到一定的作用，但在很多情況下效果不理想，仍較多的出現邊界侵限問題，需要繼續進行一次甚至多次拆換初期支護來解決。這樣既增加了施工成本，拖延了施工時間，同時也給隧道施工帶來極大的風險。
[0004]【
【發明內容】
】
為了克服【背景技術】中的不足，本發明提供了一種嶺脊段極高地應力軟巖隧道施工變形控制的支護方法，所述的方法能夠有效控制極高地應力隧道施工開挖后變形，為隧道的后續施工和運營安全提供保證。
[0005]為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案:
一種嶺脊段極高地應力軟巖隧道施工變形控制的支護方法，其步驟如下:
A.當嶺脊段隧道開挖遭遇到極高地應力軟巖時，先開挖形成臺階作業面，為后續施工提供作業平臺；
B.當隧道上臺階開挖完成后，進行上臺階作業面立拱、鉆設錨桿、掛設鋼筋網和噴射混凝土的第一層初期支護設置；
C.當上臺階第一層初期支護設置完畢后，進行隧道中臺階兩側錯距開挖，中臺階開挖完成后，進行中臺階作業面立拱、鉆設錨桿、掛設鋼筋網和噴射混凝土的第一層初期支護設置；
D.當隧道I中臺階第一層初期支護完成后，進行上、中臺階作業面立拱、鉆設錨桿、掛設鋼筋網和噴射混凝土的第二層支護設置；
E.當隧道上、中臺階第二層支護完成后，進行隧道下臺階兩側錯距開挖，下臺階開挖完成后，進行隧道下臺階第一層初期支護和第二層支護的立拱、鉆設錨桿、掛設鋼筋網和噴射混凝土設置； F.當隧道下臺階第二層支護完成后，進行隧道仰拱開挖。仰拱開挖完成后，施工設置仰拱位置處的第一層初期支護、第二層支護和仰拱桁架；
G.當隧道仰拱第一層初期支護和第二層支護完成后，進行隧道仰拱位置第三層支護的雙層鋼筋網和噴射混凝土的設置；
H.當隧道仰拱第三層支護完成后，進行隧道仰拱位置第四層支護仰拱襯砌的雙層鋼筋網和澆注混凝土的設置；
I.當隧道仰拱第四層支護仰拱襯砌完成后，進行隧道仰拱填充混凝土的設置；
J.當隧道仰拱填充完成后，進行隧道拱墻第三層支護的雙層鋼筋網和噴射混凝土的設置；
K.當隧道拱墻第三層支護完成后，進行隧道長錨桿、錨索及徑向注漿的設置；
L.當隧道長錨桿、錨索及徑向注漿完成后，進行基面處理，進行隧道防水體系設置；
M.當隧道防水體系完成后，進行隧道拱墻第四層支護拱墻襯砌的雙層鋼筋網和澆注混凝土的設置；
N.重復步驟A?M，直至嶺脊段極高地應力軟巖隧道開挖完成。
[0006]所述的一種嶺脊段極高地應力軟巖隧道變形控制的支護方法，步驟A中的隧道施工作業面分為上、中、下三個臺階，臺階長度為3~5m，高度4.0m。
[0007]所述的一種嶺脊段極高地應力軟巖隧道變形控制的支護方法，所述步驟B~F中的第一、二層初期支護設置為在隧道施工作業面進行立拱、掛設鋼筋網、鉆設錨桿和噴射混凝土，第一、二層初期支護全環鋼架為H175型鋼，0.7m/榀，兩層初支鋼架交錯布置。全環噴射C30混凝土，厚度第一層33cm，第二層25cm;拱墻設Φ 8鋼筋網片，網格間距20cmX 20cm;每豐品鋼架設12根Φ 22砂漿錨桿進行鎖腳，長3m。
[0008]所述的一種嶺脊段極高地應力軟巖隧道變形控制的支護方法，所述步驟H、J中的仰拱和拱墻第三層支護，設置為在隧道施工作業面鋪設雙層鋼筋網和噴射混凝土。第三層支護主筋采用Φ22螺紋鋼，縱向間距20cm;分布筋采用Φ 14螺紋鋼，環向間距25cm，箍筋采用Φ 8圓鋼，間距25cm。第三層支護混凝土厚度為40cm,鋼筋層間距26.2cm。仰拱鋼筋與仰拱桁架有沖突時，適當調整仰拱鋼筋間距及層距。
[0009]所述的一種嶺脊段極高地應力軟巖隧道變形控制的支護方法，所述步驟1、L中的仰拱和拱墻第四層支護，設置為在隧道施工作業面鋪設雙層鋼筋網和澆筑混凝土，第四層支護襯砌結構襯砌鋼筋主筋采用Φ22螺紋鋼，縱向間距20cm;分布筋采用Φ 14螺紋鋼，環向間距25cm，箍筋米用Φ 8圓鋼，間距25cm。拱墻襯砌混凝土厚度為70cm，鋼筋層間距56.2cm，仰拱鋼筋與仰拱桁架有沖突時，適當調整鋼筋間距及層距。
[0010]由于采用了上述技術方案，本發明具有如下有益效果:
本發明所述的一種嶺脊段極高地應力軟巖隧道變形控制的支護方法布置有序，施工工序緊湊，效果顯著。當開挖嶺脊段極高地應力軟巖隧道時，使用所述的方法能夠有效達到控制隧道圍巖變形，從而為嶺脊段極高地應力軟巖隧道的后續施工和運營安全提供了保證。
[0011]【【附圖說明】】
圖1是本發明的正視不意圖；
圖2是本發明縱剖面示意圖；
圖中:1、隧道;2、極高地應力軟巖;3、第一層初期支護;4、第二層支護;5、第三層支護；6、第四層支護襯砌結構;7、仰拱填充;8、長錨桿;9、錨索；1、仰拱桁架。
[0012]【【具體實施方式】】
通過下面的實施例可以更詳細的解釋本發明，公開本發明的目的旨在保護本發明范圍內的一切變化和改進，本發明并不局限于下面的實施例；
結合附圖所述的嶺脊段極高地應力軟巖隧道變形控制的支護方法，所述的方法能夠在開挖嶺脊段極高地應力軟巖隧道發生大變形的時候使用，所述方法的步驟如下:
A、當嶺脊段隧道I開挖遭遇到極高地應力軟巖2時，先開挖形成臺階作業面，為后續施工提供作業平臺；
B、當隧道I上臺階開挖完成后，進行上臺階作業面立拱、鉆設錨桿、掛設鋼筋網和噴射混凝土的第一層初期支護3設置；
C、當上臺階第一層初期支護3設置完畢后，進行隧道I中臺階兩側錯距開挖，中臺階開挖完成后，進行中臺階作業面立拱、鉆設錨桿、掛設鋼筋網和噴射混凝土的第一層初期支護3設置；
D、當隧道I中臺階第一層初期支護3完成后，進行上、中臺階作業面立拱、鉆設錨桿、掛設鋼筋網和噴射混凝土的第二層支護4設置；
E、當隧道I上、中臺階第二層支護4完成后，進行隧道I下臺階兩側錯距開挖，下臺階開挖完成后，進行隧道I下臺階第一層初期支護3和第二層支護4的立拱、鉆設錨桿、掛設鋼筋網和噴射混凝土設置；
F、當隧道I下臺階第二層支護4完成后，進行隧道I仰拱開挖。仰拱開挖完成后，施工設置仰拱位置處的第一層初期支護3、第二層支護4和仰拱桁架10;
G、當隧道I仰拱第一層初期支護3和第二層支護4完成后，進行隧道I仰拱位置第三層支護5的雙層鋼筋網和噴射混凝土的設置；
H、當隧道I仰拱第三層支護5完成后，進行隧道I仰拱位置第四層支護6仰拱襯砌的雙層鋼筋網和澆注混凝土的設置；
1、當隧道I仰拱第四層支護6仰拱襯砌完成后，進行隧道I仰拱填充7混凝土的設置；
J、當隧道I仰拱填充7完成后，進行隧道I拱墻第三層支護5的雙層鋼筋網和噴射混凝土的設置；
K、當隧道I拱墻第三層支護5完成后，進行隧道I長錨桿8、錨索9及徑向注漿的設置；
L、當隧道I長錨桿8、錨索9及徑向注漿完成后，進行基面處理，進行隧道防水體系設置；M、當隧道I防水體系完成后，進行隧道I拱墻第四層支護6拱墻襯砌的雙層鋼筋網和澆注混凝土的設置；
N、重復步驟A?M，直至嶺脊段極高地應力軟巖2隧道I開挖完成。
[0013]以上內容中未細述部份為現有技術，故未做細述。
【主權項】
1.一種嶺脊段極高地應力軟巖隧道施工變形控制的支護方法，其特征在于:包括以下步驟: A、當嶺脊段隧道開挖遭遇到極高地應力軟巖時，先開挖形成臺階作業面，為后續施工提供作業平臺； B、當隧道上臺階開挖完成后，進行上臺階作業面立拱、鉆設錨桿、掛設鋼筋網和噴射混凝土的第一層初期支護設置； C、當上臺階第一層初期支護設置完畢后，進行隧道中臺階兩側錯距開挖，中臺階開挖完成后，進行中臺階作業面立拱、鉆設錨桿、掛設鋼筋網和噴射混凝土的第一層初期支護設置； D、當隧道I中臺階第一層初期支護完成后，進行上、中臺階作業面立拱、鉆設錨桿、掛設鋼筋網和噴射混凝土的第二層支護設置； E、當隧道上、中臺階第二層支護完成后，進行隧道下臺階兩側錯距開挖，下臺階開挖完成后，進行隧道下臺階第一層初期支護和第二層支護的立拱、鉆設錨桿、掛設鋼筋網和噴射混凝土設置； F、當隧道下臺階第二層支護完成后，進行隧道仰拱開挖，仰拱開挖完成后，施工設置仰拱位置處的第一層初期支護、第二層支護和仰拱桁架； G、當隧道仰拱第一層初期支護和第二層支護完成后，進行隧道仰拱位置第三層支護的雙層鋼筋網和噴射混凝土的設置； H、當隧道仰拱第三層支護完成后，進行隧道仰拱位置第四層支護仰拱襯砌的雙層鋼筋網和澆注混凝土的設置； 1、當隧道仰拱第四層支護仰拱襯砌完成后，進行隧道仰拱填充混凝土的設置； J、當隧道仰拱填充完成后，進行隧道拱墻第三層支護的雙層鋼筋網和噴射混凝土的設置； K、當隧道拱墻第三層支護完成后，進行隧道長錨桿、錨索及徑向注漿的設置； L、當隧道長錨桿、錨索及徑向注漿完成后，進行基面處理，進行隧道防水體系設置； M、當隧道防水體系完成后，進行隧道拱墻第四層支護拱墻襯砌的雙層鋼筋網和澆注混凝土的設置； N、重復步驟A?M，直至嶺脊段極高地應力軟巖隧道開挖完成。2.根據權利要求1所述的一種嶺脊段極高地應力軟巖隧道施工變形控制的支護方法，其特征在于:步驟A中的隧道施工作業面分為上、中、下三個臺階，臺階長度為3?5m，高度4.0m03.根據權利要求1所述的一種嶺脊段極高地應力軟巖隧道施工變形控制的支護方法，其特征在于:所述步驟B~F中的第一、二層初期支護設置為在隧道施工作業面進行立拱、掛設鋼筋網、鉆設錨桿和噴射混凝土，第一、二層初期支護全環鋼架為H175型鋼，0.7m/榀，兩層初支鋼架交錯布置，全環噴射C30混凝土，厚度第一層33cm，第二層25cm ；拱墻設Φ 8鋼筋網片，網格間距20cm X 20cm;每榀鋼架設12根Φ 22砂漿錨桿進行鎖腳，長3m。4.根據權利要求1所述的一種嶺脊段極高地應力軟巖隧道施工變形控制的支護方法，其特征在于:所述步驟H、J中的仰拱和拱墻第三層支護，設置為在隧道施工作業面鋪設雙層鋼筋網和噴射混凝土，第三層支護主筋采用Φ 22螺紋鋼，縱向間距20cm;分布筋采用Φ 14螺紋鋼，環向間距25cm，箍筋采用Φ 8圓鋼，間距25cm，第三層支護混凝土厚度為40cm，鋼筋層間距26.2cm，仰拱鋼筋與仰拱桁架有沖突時，適當調整仰拱鋼筋間距及層距。5.根據權利要求1所述的一種嶺脊段極高地應力軟巖隧道施工變形控制的支護方法，其特征在于:所述步驟1、L中的仰拱和拱墻第四層支護，設置為在隧道施工作業面鋪設雙層鋼筋網和澆筑混凝土，第四層支護襯砌結構襯砌鋼筋主筋采用Φ22螺紋鋼，縱向間距20cm;分布筋采用Φ 14螺紋鋼，環向間距25cm，箍筋采用Φ 8圓鋼，間距25cm，拱墻襯砌混凝土厚度為70cm，鋼筋層間距56.2cm，仰拱鋼筋與仰拱桁架有沖突時，適當調整鋼筋間距及層距。
【文檔編號】E21D11/38GK105937396SQ201610359277
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年5月27日
【發明人】卓越, 范國文, 鄒翀, 尤顯明, 陳建, 張文新, 李沿宗, 胡景軍, 吳永東, 高攀
【申請人】中鐵隧道集團有限公司