[發明專利]弱膠結易風化松散巖層隧道圍巖控制方法

無效

• 申請號: 200910076999.7
• 申請日: 2009-01-16
• 公開（公告）號: CN101476472A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 陶連金;許匯海;孫玉輝;張興文;魏光遠;雷文成;孫斌;唐四海;王安邦;魏云杰;許有俊;蒯本秋;管誠
• 申請（專利權）人: 北京工業大學;鄂爾多斯市昊華精煤有限責任公司
• 主分類號: E21D20/00
• 分類號: E21D20/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉 萍

技術領域

本發明涉及一種弱膠結易風化松散巖層隧道圍巖控制方法，用于各種弱膠結易風化松散巖層水平或傾斜隧道圍巖控制。

背景技術

針對軟巖隧道初期變形量大、變形速度快、地壓大等特點，軟巖隧道一般利用可縮性支護控制圍巖變形，目前軟巖隧道支護一般采用錨噴網聯合支護手段。但這種聯合支護對于弱膠結易風化松散巖層隧道圍巖并不適應。由于這類軟巖含水量較大，鉆孔后形成匯水通道，加上遇水、空氣后極易風化、崩解，強度與土接近，鉆孔孔壁表面很快形成一層泥膜，相當于在錨桿桿體和圍巖之間形成了一個軟弱結構面。當錨桿錨固劑與泥膜粘結后，錨桿的拉拔力實際取決于泥膜與圍巖的剪切強度，也就是這個軟弱結構面的剪切強度。由于泥膜與圍巖的剪切強度很低，自然造成錨桿錨固力不足，導致錨桿失效。所以由化學類物質提供粘結力的錨桿在此類特殊的圍巖中無法采用。對于提供機械力的錨桿諸如楔縫式錨桿、管縫式錨桿等，同時由于圍巖含水量大，弱膠結，一旦鉆孔都會造成孔壁圍巖的軟化和泥化，仍然無法提供足夠的剪切強度，同時金屬銹蝕也會影響錨桿的壽命。因此機械式錨桿同樣無法發揮作用。總之，在弱膠結易風化松散巖層隧道圍巖中，采用當前的錨噴網聯合支護，錨固效果差，不能很好的控制圍巖變形。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種針對弱膠結易風化松散巖層隧道圍巖控制的方法。具體包括初次支護和二次支護。

初次支護：先采用管棚進行超前支護；破巖后架設鋼支架，鋼支架間用槽拉鋼桿進行硬連接，使前后形成整體，增加鋼支架的整體剛度，并在每個鋼支架棚腿下端焊接一塊鋼板，以增大鋼支架棚腿下端的受力面積，避免鋼支架棚腿下端因應力過大扎進松軟巖層中造成鋼支架棚架下移和支撐力無法發揮；同時在鋼支架棚腿的底部施作混凝土基礎墩，使鋼支架棚腿底部完全插在基礎墩中，以防止鋼支架的底部沉降。然后掛鋼筋網片，同時在鋼支架棚內掛鋼帶，以固定鋼筋網片。全斷面及時噴混凝土封閉圍巖。

二次支護：圍巖變形穩定后復噴射混凝土，復噴射混凝土支護距工作面迎頭距離不得小于50m。復噴射混凝土主要起永久支護作用。并將底板泥化的巖石清除，換填片石砂漿基層，再在換填片石砂漿基層上澆混凝土面層。

在整個破巖支護過程中高度重視防排水工作。由于這類軟巖含水量較大，加上遇水、空氣后極易風化、崩解，強度與土接近特殊性，所以防排水工作也是支護的主要一部分。防水采用“有疑必探、先探后掘”的探放水原則；排水采用在工作面最低點和其它積水處安設水泵將工作面、頂底板滲水和工程用水及時進行直接排水至地面。

本發明很好地控制了這種含水量較大，遇水、空氣后極易風化、崩解，強度與土接近的弱膠結易風化松散巖層隧道圍巖變形。技術上合理，經濟上可行。

具體實施方式

針對該弱膠結易風化松散巖層馬蹄形隧道圍巖控制方法的具體施工為：架U型鋼支架、鋪鋼筋網、噴射混凝土聯合支護。在掘進前，打好管棚作為超前支護。管棚規格：直徑45mm，長：2500mm.間距300mm，管棚重疊長1000mm左右。在管棚超前支護的保護下用綜掘機截割1.2米，只出少許矸石，先前移前探梁，前探梁用φ108鋼管加工，架設時應用木塞塞緊固定，人員站在迎頭矸石上架設U型鋼支架拱架，校好線后，用15#槽鋼連接，前后相連形成整體，并上緊螺帽固定，然后鋪設金屬網片，同時在U型鋼支架拱架棚內掛鋼帶。U型鋼支架棚架后超挖部分用木背板填實頂板。架完U型鋼支架拱架后出凈矸石，找到設計底板，校好線后，開始架設U型鋼支架棚腿，U型鋼支架拱架和U型鋼支架棚腿用卡子連接卡緊，并將螺絲擰緊，同時在U型鋼支架棚腿的底部焊接一塊300mm×300mm×10mm的鋼板，施作混凝土基礎墩，斷面尺寸400mm×600mm，以防止U型鋼支架的底部沉降。兩U型鋼支架棚腿前后也要用15#槽鋼連接，上緊螺帽固定。然后鋪設兩幫金屬網片，同時在U型鋼支架棚內掛鋼帶。U型鋼支架棚架后超挖部分用木背板填實頂板。每架U型鋼支架應用四根槽鋼連接，每循環噴射混凝土一次，封閉圍巖，初噴厚度不小于60mm。初次支護最大空頂距2.0m，遇頂板破碎段時，縮小循環掘支距離為1.0m，最大空頂距1.0m。根據監測資料適時進行復噴160mm厚混凝土做永久支護。由于巖石容易泥化，底板要有400mm-500mm的預留層，以防鏟車出渣時將底板壓壞，如底板經鏟車碾壓泥化嚴重，采用片石臨時鋪底，待工程進到一定程度之后在進行永久卵石鋪底支護。

(1)25U型鋼支架支護

①支架采用25U型鋼加工，U型鋼支架間距中到中1000mm。

②支架迎山角平巷0.5°-1°，斜巷迎山角3°-5°。