山區軟弱圍巖小凈距隧道中夾巖穩定性控制方法
【專利摘要】本發明提供一種山區軟弱圍巖小凈距隧道中夾巖穩定性控制方法，包括：一、查閱地質勘查報告，確定施工現場地質圍巖等級；查閱隧道設計與施工方案，確定中夾巖厚度，隧道單洞跨度；判斷是否符合采用本方法的工程條件；二、查閱隧道設計與施工方案，確定中夾巖高度、鋼拱架間距以及鋼拱架所選用工字鋼的型號和翼緣寬度；查閱地質勘查報告，確定圍巖孔隙率；三、確定注漿小導管超前注漿管加工參數；四、確定縱向鋼梁加工參數；五、施工超前注漿強化加固；六、施工縱向鋼梁加固。本發明有效減小小凈距隧道中夾巖的變形和作用在支護結構上的荷載，提高鋼拱架穩定性，減小因先行洞、后行洞不對稱施工引起的剪切應力，強化支護結構，簡化施工工藝。
【專利說明】
山區軟弱圍巖小凈距隧道中夾巖穩定性控制方法
技術領域
[0001] 本發明設及一種隧道工程技術領域中的施工方法，具體地，設及一種山區軟弱圍 巖小凈距隧道中夾巖穩定性控制方法。
【背景技術】
[0002] 在小凈距隧道施工中，軟弱圍巖指巖質軟弱、承載力低、節理裂隙發育、結構破碎 的圍巖，常見為IV級、V級和VI級圍巖，中夾巖指位于小凈距隧道雙拱結構中間部位的巖體， 對保持隧道穩定及支撐隧道上部結構具有重要作用。在軟弱圍巖條件下的小凈距隧道施工 過程中，中夾巖部位出現應力集中和二次應力場疊加，易發生開裂和掉塊，V級圍巖條件下 還會發生巧塌現象，因此在施工時如何保證軟弱圍巖條件下中夾巖的穩定性，是小凈距隧 道施工的關鍵。現有中夾巖加固措施通常為超前注漿管預加固和水平貫通錯桿施加預應力 加固，一方面超前注漿管預加固對中夾巖的加固作用效果有限，另一方面水平貫通錯桿施 加預應力加固是在左右隧道開挖完成后進行，加固措施相對滯后，同時會減弱超前注漿管 的預加固作用;現有中夾巖加固措施未考慮不同圍巖等級對加固效果的影響;此外，該方法 還存在工序繁多、工藝復雜和施工進度緩慢等缺點。如何在保證中夾巖加固強度的同時，結 合圍巖條件，簡化施工工藝，減少施工成本，已成為小凈距隧道施工的重點之一。
[0003] 經對現有技術文獻檢索發現，申請專利號為：201210311959.8，公開號為： CN103628884A，專利名稱為:小凈距隧道中夾巖加固方法。該專利自述為"a、在隧桐開挖前 施作超前大管棚，其布置于隧桐外圍巖體內，且布置范圍從原理中夾巖一側的拱肩處經拱 頂后延伸至靠近中夾巖一側的拱腳處，各大管棚均沿隧桐軸向布置;b、進行隧桐的分部開 挖支護，并在開挖靠近中夾巖側±體前，施作小導管進行注漿，二次加固，小導管位于隧桐 靠近中夾巖一側，并從隧桐的拱肩延伸至拱腳處。"該專利雖然簡化了水平貫通錯桿施加預 應力加固的施工步驟，但對中夾巖進行了超前管棚和超前注漿管注漿重復性加固，工序復 雜;超前注漿管布置范圍從隧道遠離中夾巖一側的拱肩延伸至靠近中夾巖一側的拱腳，布 設范圍大，施工周期長;未提出針對不同圍巖條件的中夾巖加固措施。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術中的缺陷，本發明提出一種山區軟弱圍巖小凈距隧道中夾巖穩定性 控制方法，針對軟弱圍巖條件的中夾巖，在隧道開挖前對中夾巖進行超前注漿加固，將超前 支護和中夾巖穩定性加固相結合，簡化施工步驟;施加縱向鋼梁對中夾巖進行加固，強化支 護結構。本發明不僅能夠保證中夾巖的穩定性，而且能夠有效地簡化施工工藝，加快施工進 度。
[0005] 本發明方法是通過W下技術方案實現的：
[0006] -種山區軟弱圍巖小凈距隧道中夾巖穩定性控制方法，所述方法包括如下步驟：
[0007] 第一步、查閱地質勘查報告，確定施工現場地質圍巖等級;查閱隧道設計與施工方 案，確定中夾巖厚度D，隧道單桐跨度B;判斷是否符合采用本方法的工程條件；
[0008] 第二步、查閱隧道設計與施工方案，確定中夾巖高度H、鋼拱架間距diW及鋼拱架 所選用工字鋼的型號和翼緣寬度cb;查閱地質勘查報告，確定圍巖孔隙率n;
[0009] 第=步、確定超前注漿管加工參數，參數包括:超前注漿管材質、超前注漿管長度 L、超前注漿管外徑、超前注漿管壁厚、超前注漿管的圓環鋼筋髓外徑、超前注漿管溢漿孔孔 徑及孔距；
[0010] 第四步、確定縱向鋼梁加工參數，參數包括:縱向鋼梁材質、縱向鋼梁腹板長度、縱 向鋼梁翼緣長度、縱向鋼梁焊接端形式；
[0011] 第五步、施工超前注漿強化加固，包括：
[0012] (1)隧道開挖前，根據施工現場地質圍巖等級，沿開挖面和中夾巖的連接線布設超 前注漿孔；
[0013] (2)采用沖擊風鉆進行超前注漿孔鉆孔;鉆孔后徹底清孔，利用沖擊風鉆將超前注 漿管頂入超前注漿孔中，注入注漿漿液，單管注漿量為Q，注漿壓力為P;
[0014] 第六步、施工縱向鋼梁加固，包括：
[0015] (1)在隧道完成鋼拱架的施工后，在各排鋼拱架之間施作縱向鋼梁：
[0016] 對于IV級圍巖，縱向鋼梁施作位置為拱腳處、距離拱腳0.3H和0.7H處；
[0017] 對于V級圍巖，縱向鋼梁施作位置為拱腳處、距離拱腳0.2H、0.甜和0.9H處；
[0018] 對于VI級圍巖，縱向鋼梁施作位置為拱肩處、拱腳處、距離拱腳0.2H、0.4H、和0.7H 處；
[0019] (2)將縱向鋼梁平置于鋼拱架之間，保持腹板水平，將縱向鋼梁的突出腹板置于鋼 拱架翼緣之間，采用焊接方式在縱向鋼梁焊接端將縱向鋼梁和鋼拱架連接。
[0020] 優選地，第一步中，所述中夾巖為先行桐與后行桐之間、隧道內側墻拱肩至拱腳部 位，其中：先行桐為小凈距隧道中先進行開挖的隧道，后行桐為小凈距隧道中后進行開挖的 隧道。
[0021] 優選地，第一步中，所述中夾巖厚度D為先行桐與后行桐之間距離。
[0022] 優選地，第一步中，所述隧道單桐跨度B為先行桐跨度與后行桐跨度之間的較大 值。
[0023] 優選地，第一步中，所述工程條件為:施工現場地質圍巖等級為IV級、V級或VI級圍 巖，且中夾巖厚度D滿足條件0.1B《D《0.5B。
[0024] 優選地，第二步中，所述中夾巖高度H為隧道內側墻拱肩至拱腳距離。
[0025] 優選地，第二步中，所述鋼拱架為小凈距隧道初期支護鋼拱架。
[0026] 優選地，第二步中，所述鋼拱架間距di為相鄰鋼拱架翼緣之間的距離。
[0027] 優選地，第=步中，所述超前注漿管材質為熱社無縫鋼管，其在工廠進行預制加 工。
[0028] 優選地，第=步中，所述超前注漿管長度L按下式計算：
[0029]
[0030] 式中：a為長度折減系數，當0.1B《D<0.3B時取值為0.8~0.9，當0.3B《D<0.5B 時取值為0.7~0.8，當0.5B《D《0.75B時取值為0.6~0.7 ;D為中夾巖厚度，m。
[0031] 優選地，第立步中，所述超前注漿管外徑為40~50mm、壁厚為4~6mm。
[0032] 優選地，第=步中，所述超前注漿管圓環鋼筋髓外徑為6mm，并設置在超前注漿管 管尾10cm處。
[0033] 優選地，第=步中，所述超前注漿管的端頭加工成圓錐形并封焊密實，且保持管身 順直；
[0034] 優選地，第=步中，所述超前注漿管用于先行桐時為先行桐超前注漿管、用于后行 桐時為后行桐超前注漿管，其中：
[0035] 所述先行桐超前注漿管的溢漿孔沿管身設置四排，溢漿孔孔徑為6mm，溢漿孔孔距 為12cm且呈梅花形排列，先行桐超前注漿管后端40cm范圍內不設溢漿孔；
[0036] 所述后行桐超前注漿管的溢漿孔沿管身設置四排，溢漿孔孔徑為6mm;后行桐超前 注漿管管身前端至0.化范圍內溢漿孔孔距20cm，其余部位溢漿孔孔距12cm，且呈梅花形排 列;后行桐超前注漿管后端40cm范圍內不設溢漿孔。
[0037] 優選地，第四步中，所述縱向鋼梁的材質為與鋼拱架型號相同的工字鋼，其在工程 現場隧道外進行預制加工。
[0038] 優選地，第四步中，所述縱向鋼梁腹板長度為相鄰鋼拱架腹板之間的距離。
[0039] 優選地，第四步中，所述縱向鋼梁翼緣長度為相鄰鋼拱架翼緣之間的距離。
[0040] 優選地，第四步中，所述縱向鋼梁焊接端形式為在縱向鋼梁兩端的突出腹板及翼 緣端。
[0041] 更優選地，所述突出腹板為縱向鋼梁中超出兩側翼緣的腹板部分，長度為0.5cb。
[0042] 優選地，第五步的（1)中，所述超前注漿孔分為先行桐超前注漿孔、后行桐超前注 漿孔，其中：先行桐超前注漿孔最底部布設點位于先行桐拱腳處;后行桐超前注漿孔沿隧道 環向布設位置與先行桐超前注漿孔沿隧道環向布設位置交錯布設，后行桐超前注漿孔沿隧 道縱向布設位置與先行桐超前注漿孔沿隧道縱向布設位置對稱布設。
[0043] 更優選地，所述沿隧道環向布設間隔為布設點與其下部臨近布設點的垂直距離； 所述沿隧道縱向布設間隔為布設點與其沿隧道軸向臨近布設點的水平距離。
[0044] 優選地，第五步的（1)中，所述先行桐超前注漿孔沿隧道環向布設間隔為h，h按下 式計算：
[0045]
[0046] 式中：0為布設間隔控制系數，在IV級圍巖條件下0取為1.0,在V級圍巖條件下0取 為0.8,在VI級圍巖條件下0取為0.6; 1〇1為先行桐布設間隔基準值，取為0.5m;冊1為先行桐 布設高差基準值，取為〇.2m;Hi為該布設點下部的臨近布設點至隧道拱腳的垂直高度，m;H 為中夾巖高度，m。
[0047] 優選地，第五步的（1)中，所述先行桐超前注漿孔沿隧道縱向布設間隔為b，l2按下 式計算.
[004引
[0049] 式中：h為該先行桐超前注漿孔布設點沿隧道環向布設間隔，m。
[0050] 優選地，第五步的（1)中，所述后行桐超前注漿孔沿隧道環向布設間隔為l3，l3按下 式計算：
[0化1 ]
[0052] 式中：e為布設間隔控制系數；1〇2為后行桐布設間隔基準值，取為Im;冊2為后行桐 布設高差基準值，取為〇.4m;Hi為該布設點下部的臨近布設點至隧道拱腳的垂直高度，m;H 為中夾巖高度，m。
[0053] 優選地，第五步的（1)中，所述后行桐超前注漿孔沿隧道縱向布設間隔為以，14按下 式計算：
[0化4]
[0055] 式中：13為該后行桐超前注漿孔布設點沿隧道環向布設間隔，m。
[0056] 優選地，第五步的（2)中，所述超前注漿孔軸向水平且與隧道軸線成45°，超前注漿 孔直徑大于超前注漿管外徑10mm，超前注漿孔孔深比超前注漿管長度L小20cm。
[0057] 優選地，第五步的（2)中，所述注漿漿液選用超細水泥-水玻璃雙漿液，其中：漿液 水灰比為1:1，水泥漿和水玻璃體積比為2:1。
[0058] 優選地，第五步的（2)中，所述單管注漿量Q在先行桐施工超前注漿強化加固時為 先行桐單管注漿量化、在后行桐施工超前注漿強化加固時為后行桐單管注漿量化。
[0059] 更優選地，所述先行桐單管注漿量化按下式計算：
[0060]
[0061] 式中:n為圍巖孔隙率;Ri為先行桐漿液擴散半徑，取為0.7h;L為超前注漿管長度， 為先行桐圍巖填充系數，取為0.65; 丫為注漿損耗系數，取為1.1;A為注漿量控制系數， 在IV級圍巖條件下A取為1.0,在V級圍巖條件下A取為0.85,在VI級圍巖條件下A取為0.75。
[0062] 更優選地，所述后行桐單管注漿量化按下式計算：
[0063]
[0064] 式中：n為圍巖孔隙率;R2為后行桐漿液擴散半徑，取為0.7l3;L為超前注漿管長度， m;化為后行桐圍巖填充系數，取為0.25; 丫為注漿損耗系數，取為1.1;A為注漿量控制系數， 在IV級圍巖條件下A取為1.0，在V級圍巖條件下A取為0.85，在VI級圍巖條件下A取為0.75。
[0065] 優選地，第五步的（2)中，所述注漿壓力P在先行桐施工超前注漿強化加固時為先 行桐注漿壓力Pi、在后行桐施工超前注漿強化加固時為后行桐注漿壓力P2。
[0066] 更優選地，所述先行桐注漿壓力Pi按下式計算：
[0067] Pi = ruh
[0068] 式中:m為先行桐注漿控制系數，取為1.3;h為先行桐超前注漿孔沿隧道環向布設 間隔，m。
[0069] 更優選地，所述后行桐注漿壓力P2按下式計算：
[0070] P2 = ri2l3
[0071 ]式中:?為后行桐注漿控制系數，取為1 . 1 ; 13為后行桐超前注漿孔沿隧道環向布設 間隔，m。
[0072] 優選地，第六步中：在隧道先行桐完成鋼拱架的施工后，對隧道先行桐施工縱向鋼 梁輔助加固；在隧道后行桐完成鋼拱架的施工后，對隧道后行桐施工縱向鋼梁輔助加固。
[0073] 與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：
[0074] 本發明提供了一種山區軟弱圍巖小凈距隧道中夾巖穩定性控制方法，針對IV級和 V級圍巖條件的中夾巖，能夠有效減小小凈距隧道中夾巖的變形和作用在支護結構上的荷 載，提高鋼拱架穩定性，減小因先行桐、后行桐不對稱施工引起的剪切應力，強化支護結構， 簡化施工工藝。
【附圖說明】
[0075] 通過閱讀參照W下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、 目的和優點將會變得更明顯：
[0076] 圖la為本發明一實施例的先行桐超前注漿管示意圖；
[0077] 圖化為本發明一實施例的后行桐超前注漿管示意圖；
[0078] 圖2為本發明一實施例的超前注漿強化加固橫斷面示意圖；
[0079] 圖3為本發明一實施例的超前注漿強化加固剖面示意圖；
[0080] 圖4a、圖4b為本發明一實施例的縱向鋼梁焊接示意圖；
[0081 ]圖中：1為先行桐超前注漿管，2為后行桐超前注漿管，3為圓環鋼筋髓，4為溢漿孔， 5為溢漿孔，6為隧道拱肩，7為隧道拱腳，8為中夾巖，9為縱向鋼梁，10為焊接端，11為鋼拱 架。
【具體實施方式】
[0082] 下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。W下實施例將有助于本領域的技術 人員進一步理解本發明，但不W任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術 人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可W做出若干變形和改進。運些都屬于本發明 的保護范圍。
[0083] 本實施例提供一種山區軟弱圍巖小凈距隧道中夾巖穩定性控制方法，用于某小凈 距隧道，工程地質圍巖等級為IV級圍巖，圍巖孔隙率n為3%，隧道先行桐與后行桐尺寸一 致，單桐跨度12.02m，高9.45m，中夾巖8厚度D為4.5~6m、高度H為5.2m，爆破法開挖，開挖前 進行超前注漿管預支護，開挖后進行118工字鋼拱架+鋼筋網+噴射混凝±初期支護，鋼拱架 間距山為74畑1。
[0084] 本實施例所述方法的具體施工步驟如下：
[0085] 步驟一、查閱地質勘查報告，確定施工現場地質圍巖等級為IV級圍巖;查閱隧道設 計與施工方案，確定中夾巖8厚度D為4.5~6m，隧道單桐跨度為11.12m;符合采用本方法的 工程條件。
[0086] 步驟二、查閱隧道設計與施工方案，確定中夾巖8高度H為5.2m，鋼拱架11間距山為 74cm，鋼拱架11所選用工字鋼的型號為118工字鋼，鋼拱架11所選用工字鋼的翼緣寬度cb為 94mm;查閱地質勘查報告，確定施工現場地質圍巖孔隙率n為3%。
[0087] 步驟=、確定超前注漿管加工參數，具體地：
[0088] 所述超前注漿管材質為熱社無縫鋼管；
[0089] 所述超前注漿管的長度L按照公式
計算(a為長度折減系數，取值為0.7 ~0.8 ; D為中夾巖8厚度，取值為4.5~6m):當超前注漿孔布設點處中夾巖8厚度為4.5~ 4.9m時，所需超前注漿管的長度L為5m;當超前注漿孔布設點處中夾巖8厚度為4.9~5.3m 時，所需超前注漿管的長度L為5.5m;當超前注漿孔布設點處中夾巖8厚度為5.3~5.7m時， 所需超前注漿管的長度L為6m;當超前注漿孔布設點處中夾巖8厚度為5.7~6m時，所需超前 注漿管的長度L為6.5m;
[0090] 所述超前注漿管的外徑為40mm、壁厚為5mm;
[0091] 所述超前注漿管的圓環鋼筋髓3外徑為6mm并設置在管尾10cm處；
[0092] 所述超前注漿管端頭加工成圓錐形并封焊密實，且保持管身順直；
[0093] 所述超前注漿管用于先行桐時為先行桐超前注漿管1、用于后行桐時為后行桐超 前注漿管2,其中：
[0094] 所述先行桐超前注漿管1的溢漿孔4沿管身設置四排，溢漿孔4孔徑為6mm，溢漿孔4 孔距為12cm且呈梅花形排列;所述先行桐超前注漿管1后端40cm范圍內不設溢漿孔，具體結 構如圖la所示；
[00%]所述后行桐超前注漿管2的溢漿孔4、5沿管身設置四排，溢漿孔4、5孔徑均為6mm; 所述后行桐超前注漿管2管身前端至0.化范圍內的溢漿孔5孔距20cm，其余部位溢漿孔4孔 距12cm且呈梅花形排列;所述后行桐超前注漿管2后端40cm范圍內不設溢漿孔，具體結構如 圖化所示；
[0096] 本實施例中，所述超前注漿管在工廠進行預制加工。
[0097] 步驟四、確定縱向鋼梁9加工參數，具體地：
[0098] 所述縱向鋼梁9材質為118工字鋼；
[0099] 所述縱向鋼梁9腹板長度為74cm;
[0100] 所述縱向鋼梁9翼緣長度為64.6cm;
[0101] 所述縱向鋼梁9焊接端10形式為在縱向鋼梁9兩端的突出腹板及翼緣端。
[0102] 本實施例中，所述突出腹板為縱向鋼梁9中超出兩側翼緣的腹板部分，長度為 0.5d2,即 d2 = 47mm。
[0103] 步驟五、施工超前注漿強化加固，具體地：
[0104] (1)隧道先行桐開挖前，根據施工現場V級地質圍巖條件，沿開挖面和中夾巖8的連 接線布設超前注漿孔，其中：
[01化]先行桐超前注漿孔沿隧道環向布設間隔為h 出為該布設點下部的臨近布設點至隧道拱腳7的垂直高度，最下部布巧點位于隧道拱腳7 處;從隧道拱腳7至隧道拱肩6先行桐超前注漿孔沿隧道環向布設間隔分別為0.4m、0.42m、 0.43m、0.45m、0.47m、0.48m、0.5m、0.52m、0.54m、0.56m、0.43m;
[0106] 先行桐超前注漿孔沿隧道縱向布設間隔為b，按照公
計算（h為該先行 桐超前注漿孔布設點沿隧道環向布設間隔）；
[0107] 后行桐超前注漿孔沿隧道環向布設間隔為13
出 為該布設點下部的臨近布設點至隧道拱腳7的垂直高度，最下部布設點高于隧道拱腳7有 0.2m;從隧道拱腳7至隧道拱肩6后行桐超前注漿孔沿隧道環向布設間隔分別為0.82m、 0.88m、0.95m、l.02m、l?Im;
[0108] 后行桐超前注漿孔沿隧道縱向布設間隔為以，按照公^!
十算（l3為該后行 桐超前注漿孔布設點沿隧道環向布設間隔）；所述后行桐超前注漿孔的縱向布設位置與先 行桐超前注漿孔的縱向布設位置對稱布設，具體布設情況如圖2、圖3所示；
[0109] (2)采用沖擊風鉆進行超前注漿孔鉆孔，超前注漿孔軸向水平且與隧道軸線成 45°，超前注漿孔直徑為50mm，5m超前注漿管的超前注漿孔孔深為4.8m、5. f5m超前注漿管的 超前注漿孔孔深為5.3m、6m超前注漿管的超前注漿孔孔深為5.8m、6.5m超前注漿管的超前 注漿孔孔深為6.3m;鉆孔后徹底清孔，利用沖擊風鉆將先行桐超前注漿管1頂入孔中，注入 注漿漿液;其中：
[0110] 先行桐單管注漿量Q 1滿足公式：
即得到
(li為該先行桐超前注漿孔布設點 沿隧道環向布設間隔，L為該超前注漿管長度），從隧道拱腳7至隧道拱肩6先行桐超前注漿 孔單次環向布設的單管注漿量分別為：2.92Xl〇-2m3、2.47Xl〇-2m 3、2.48Xl〇-2m3、2.59X 10-2m3、2.84X10-2m3、3.10X10-2m3、3.23X10-2m3、3.51X10-2m3、3.79X10-2m3、4.50X10- 2m3、5.28 X l〇-2m3、3.37 X l〇-2m3;
[0111] 后行桐單管注漿量Q 2滿足
，即得至。
13為該后行桐超前注漿孔布設 點沿隧道環向布設間隔，L為該超前注漿管長度）；從隧道拱腳7至隧道拱肩6后行桐超前注 漿孔單次環向布設的單管注漿量分別為:4.36Xl〇-2m3、3.63Xl〇-2m 3、4.18Xl〇-2m3、4.87X 1 〇-2m3、5.62 X 1 〇-2m3、8.49 X 1 〇-2m3;
[0112] 先行桐注漿壓力Pi = ruli=1.31i(li為該先行桐超前注漿孔布設點沿隧道環向布 設間隔）；從隧道拱腳7至隧道拱肩6先行桐超前注漿孔單次環向布設的注漿壓力分別為： 0.52MPa、0.52MPa、0.55MPa、0.56MPa、0.59MPa、0.61MPa、0.62MPa、0.65MPa、0.68MPa、 0.70MPa、0.73MPa、0.56MPa;
[0113] 后行桐注漿壓力P2 = ri2l3=l.ll3(l3為該后行桐超前注漿孔布設點沿隧道環向布 設間隔）；從隧道拱腳7至隧道拱肩6后行桐超前注漿孔單次環向布設的注漿壓力分別為： 0. 90MPa、0.90MPa、0.97MPa、1.05MPa、1.22MPa、1.2IMPa。
[0114] 本實施例中，所述沿隧道環向布設間隔為布設點與其下部臨近布設點的垂直距 離。
[0115] 本實施例中，所述沿隧道縱向布設間隔為布設點與其沿隧道軸向臨近布設點的水 平距離。
[0116] 本實施例中，所述先行桐超前注漿孔單次環向布設，需:5m超前注漿管7根、5.5m超 前注漿管2根、6m超前注漿管1根、6.5m超前注漿管2根;所述后行桐超前注漿孔單次環向布 設，需:5m超前注漿管4根、6m超前注漿管1根、6.5m超前注漿管1根。
[0117] 本實施例中，所述注漿漿液選用超細水泥-水玻璃雙漿液，其中：漿液水灰比為1: 1、 水泥漿和水玻璃體積比為2:1。
[0118] 步驟六、施工縱向鋼梁9輔助加固，具體地：
[0119] (1)在隧道完成鋼拱架11的施工后，在各排鋼拱架11之間施作縱向鋼梁9,縱向鋼 梁9施作位置為拱腳處、距離拱腳0.2H、0.甜和0.9H處，單次環向施作需四根縱向鋼梁9;
[0120] (2)將縱向鋼梁9平置于鋼拱架11之間，保持腹板水平，將縱向鋼梁9的突出腹板置 于鋼拱架11翼緣之間，采用焊接方式在縱向鋼梁9焊接端10將縱向鋼梁9和鋼拱架11連接， 具體結構如圖4a、圖4b所示。
[0121] 本實施例中，在隧道先行桐完成鋼拱架11的施工后，對隧道先行桐施工縱向鋼梁9 輔助加固；在隧道后行桐完成鋼拱架11的施工后，對隧道后行桐施工縱向鋼梁9輔助加固。
[0122] 本實施例很好地克服了現有技術中小凈距隧道中夾巖加固工序多、工藝復雜、進 度緩慢等缺點，在保證中夾巖的穩定性上，施工工藝簡單，操作性強，易組織，可W達到加快 施工進度的目的。
[0123] 盡管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述描 述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發明的多 種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
【主權項】
1. 一種山區軟弱圍巖小凈距隧道中夾巖穩定性控制方法，其特征在于，所述方法包括 如下步驟： 第一步、查閱地質勘查報告，確定施工現場地質圍巖等級；查閱隧道設計與施工方案， 確定中夾巖厚度D，隧道單洞跨度B;判斷是否符合采用本方法的工程條件； 第二步、查閱隧道設計與施工方案，確定中夾巖高度H、鋼拱架間距cU以及鋼拱架所選用 工字鋼的型號和翼緣寬度d2;查閱地質勘查報告，確定圍巖孔隙率n; 第三步、確定超前注衆管加工參數，參數包括:超前注衆管材質、超前注衆管長度L、超 前注漿管外徑、超前注漿管壁厚、超前注漿管的圓環鋼筋箍外徑、超前注漿管溢漿孔孔徑及 孔距； 第四步、確定縱向鋼梁加工參數，參數包括:縱向鋼梁材質、縱向鋼梁腹板長度、縱向鋼 梁翼緣長度、縱向鋼梁焊接端形式； 第五步、施工超前注漿強化加固，包括： (1) 隧道開挖前，根據施工現場地質圍巖等級，沿開挖面和中夾巖的連接線布設超前注 漿孔； (2) 采用沖擊風鉆進行超前注漿孔鉆孔;鉆孔后徹底清孔，利用沖擊風鉆將超前注漿管 頂入超前注漿孔中，注入注漿漿液，單管注漿量為Q，注漿壓力為P; 第六步、施工縱向鋼梁加固，包括： (1) 在隧道完成鋼拱架的施工后，在各排鋼拱架之間施作縱向鋼梁： 對于IV級圍巖，縱向鋼梁施作位置為拱腳處、距離拱腳0.3H和0.7H處； 對于V級圍巖，縱向鋼梁施作位置為拱腳處、距離拱腳0.2H、0.5H和0.9H處； 對于VI級圍巖，縱向鋼梁施作位置為拱肩處、拱腳處、距離拱腳0.2H、0.4H、和0.7H處； (2) 將縱向鋼梁平置于鋼拱架之間，保持腹板水平，將縱向鋼梁的突出腹板置于鋼拱架 翼緣之間，采用焊接方式在縱向鋼梁焊接端將縱向鋼梁和鋼拱架連接。2. 根據權利要求1所述的一種山區軟弱圍巖小凈距隧道中夾巖穩定性控制方法，其特 征在于，第一步中： 所述中夾巖為先行洞與后行洞之間、隧道內側墻拱肩至拱腳部位，其中：先行洞為小凈 距隧道中先進行開挖的隧道，后行洞為小凈距隧道中后進行開挖的隧道； 所述中夾巖厚度D為先行洞與后行洞之間距離； 所述隧道單洞跨度B為先行洞跨度與后行洞跨度之間的較大值； 所述工程條件為:施工現場地質圍巖等級為IV級、V級或VI級圍巖，且中夾巖厚度D滿足 條件0.1B彡D彡0.5B。3. 根據權利要求1所述的一種山區軟弱圍巖小凈距隧道中夾巖穩定性控制方法，其特 征在于，第二步中： 所述中夾巖高度H為隧道內側墻拱肩至拱腳距離； 所述鋼拱架為小凈距隧道初期支護鋼拱架； 所述鋼拱架間距cU為相鄰鋼拱架翼緣之間的距離。4. 根據權利要求1所述的一種山區軟弱圍巖小凈距隧道中夾巖穩定性控制方法，其特 征在于，第三步中：所述超前注漿管材質為熱乳無縫鋼管;所述超前注漿管在工廠進行預制 加工； 所述超前注漿管長度L按下式計算：式中：a為長度折減系數，當〇 ? 1B彡D<0 ? 3B時取值為0 ? 8~0 ? 9，當0 ? 3B彡D<0 ? 5B時取 值為0.7~0.8，當0.5B彡D彡0.75B時取值為0.6~0.7 ;D為中夾巖厚度，m; 所述超前注楽管外徑為40~50mm、壁厚為4~6mm; 所述超前注漿管的圓環鋼筋箍外徑為6mm，并設置在超前注漿管管尾10cm處； 所述超前注漿管的端頭加工成圓錐形并封焊密實，且保持管身順直。5. 根據權利要求1所述的一種山區軟弱圍巖小凈距隧道中夾巖穩定性控制方法，其特 征在于，第三步中，所述超前注漿管用于先行洞時為先行洞超前注漿管、用于后行洞時為后 行洞超前注漿管，其中： 所述先行洞超前注漿管的溢漿孔沿管身設置四排，溢漿孔孔徑為6mm，溢漿孔孔距為 12cm且呈梅花形排列，先行洞超前注漿管后端40cm范圍內不設溢漿孔； 所述后行洞超前注漿管的溢漿孔沿管身設置四排，溢漿孔孔徑為6mm;后行洞超前注漿 管管身前端至〇. 8L范圍內溢漿孔孔距20cm，其余部位溢漿孔孔距12cm，且呈梅花形排列；后 行洞超前注漿管后端40cm范圍內不設溢漿孔。6. 根據權利要求1所述的一種山區軟弱圍巖小凈距隧道中夾巖穩定性控制方法，其特 征在于，第四步中，所述縱向鋼梁的材質為與鋼拱架型號相同的工字鋼，縱向鋼梁在工程現 場隧道外進行預制加工； 所述縱向鋼梁腹板長度為相鄰鋼拱架腹板之間的距離； 所述縱向鋼梁翼緣長度為相鄰鋼拱架翼緣之間的距離； 所述縱向鋼梁焊接端形式為在縱向鋼梁兩端的突出腹板及翼緣端，其中突出腹板為縱 向鋼梁中超出兩側翼緣的腹板部分，長度為〇.5d2。7. 根據權利要求1所述的一種山區軟弱圍巖小凈距隧道中夾巖穩定性控制方法，其特 征在于，第五步的（1)中，所述超前注漿孔分為先行洞超前注漿孔、后行洞超前注漿孔，其 中：先行洞超前注漿孔最底部布設點位于先行洞拱腳處;后行洞超前注漿孔沿隧道環向布 設位置與先行洞超前注漿孔沿隧道環向布設位置交錯布設，后行洞超前注漿孔沿隧道縱向 布設位置與先行洞超前注漿孔沿隧道縱向布設位置對稱布設； 所述沿隧道環向布設間隔為布設點與其下部臨近布設點的垂直距離;所述沿隧道縱向 布設間隔為布設點與其沿隧道軸向臨近布設點的水平距離。8. 根據權利要求1所述的一種山區軟弱圍巖小凈距隧道中夾巖穩定性控制方法，其特 征在于，第五步的（1)中： 所述先行洞超前注漿孔沿隧道環向布設間隔為1:，1:按下式計算：式中為布設間隔控制系數，在IV級圍巖條件下0取為1.0,在V級圍巖條件下0取為 0.8,在VI級圍巖條件下0取為0.6;1Q1為先行洞布設間隔基準值，取為0.5m;HQ1為先行洞布 設高差基準值，取為Ojm;^為該布設點下部的臨近布設點至隧道拱腳的垂直高度，m;H為 中夾巖高度，m; 所述先行洞超前注漿孔沿隧道縱向布設間隔為h，h按下式計算：式中：1:為該先行洞超前注漿孔布設點沿隧道環向布設間隔，m; 所述后行洞超前注漿孔沿隧道環向布設間隔為13，13按下式計算：式中4為布設間隔控制系數;1〇2為后行洞布設間隔基準值，取為lm;HQ2為后行洞布設高 差基準值，取為0.4m; Hi為該布設點下部的臨近布設點至隧道拱腳的垂直高度，m; H為中夾 巖高度，m; 所述后行洞超前注漿孔沿隧道縱向布設間隔為14,14按下式計算：式中：13為該后行洞超前注漿孔布設點沿隧道環向布設間隔，m。9. 根據權利要求1所述的一種山區軟弱圍巖小凈距隧道中夾巖穩定性控制方法，其特 征在于，第五步的(2)中： 所述超前注漿孔軸向水平且與隧道軸線成45°，超前注漿孔直徑大于超前注漿管外徑 l〇mm，超前注漿孔孔深比超前注漿管長度L小20cm; 所述注漿漿液選用超細水泥_水玻璃雙漿液，其中：漿液水灰比為1:1，水泥漿和水玻璃 體積比為2:1。10. 根據權利要求1所述的一種山區軟弱圍巖小凈距隧道中夾巖穩定性控制方法，其特 征在于，第五步的(2)中： 所述單管注漿量Q在先行洞施工超前注漿強化加固時為先行洞單管注漿量Q:、在后行洞 施工超前注漿強化加固時為后行洞單管注漿量Q2，其中： 所述先行洞單管注漿量&按下式計算：式中:n為圍巖孔隙率;心為先行洞漿液擴散半徑，取為O.H1;L為超前注漿管長度， 為先行洞圍巖填充系數，取為〇. 65; y為注漿損耗系數，取為1.1; A為注漿量控制系數，在IV 級圍巖條件下X取為1.0,在V級圍巖條件下A取為0.85,在VI級圍巖條件下A取為0.75; 所述后行洞單管注漿量Q2按下式計算：式中：n為圍巖孔隙率;辦為后行洞漿液擴散半徑，取為O.H3;L為超前注漿管長度， 為后行洞圍巖填充系數，取為〇. 25; y為注漿損耗系數，取為1.1; A為注漿量控制系數，在IV 級圍巖條件下X取為1.0,在V級圍巖條件下A取為0.85,在VI級圍巖條件下A取為0.75。11. 根據權利要求1所述的一種山區軟弱圍巖小凈距隧道中夾巖穩定性控制方法，其特 征在于，第五步的(2)中： 所述注漿壓力P在先行洞施工超前注漿強化加固時為先行洞注漿壓力Pi、在后行洞施工 超前注漿強化加固時為后行洞注漿壓力P2;其中： 所述先行洞注漿壓力Pi按下式計算： Pi=mli 式中：m為先行洞注漿控制系數，取為1.3; h為先行洞超前注漿孔沿隧道環向布設間 隔，m; 所述后行洞注漿壓力P2按下式計算： P2 = n2l3 式中：n2為后行洞注漿控制系數，取為1.1; 13為后行洞超前注漿孔沿隧道環向布設間 I^ph ? ni 〇12.根據權利要求1所述的一種山區軟弱圍巖小凈距隧道中夾巖穩定性控制方法，其特 征在于，第六步中：在隧道先行洞完成鋼拱架的施工后，對隧道先行洞施工縱向鋼梁輔助加 固；在隧道后行洞完成鋼拱架的施工后，對隧道后行洞施工縱向鋼梁輔助加固。
【文檔編號】E21D11/14GK106050240SQ201610310888
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月11日
【發明人】趙相浩, 沈水龍, 張寧, 袁垚
【申請人】上海交通大學