[發明專利]軟巖隧道長懸臂水平旋噴變形控制施工方法

有效

• 申請號: 201210425650.1
• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號: CN103306687A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 王卓
• 申請（專利權）人: 王卓
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21D20/02
• 代理公司: 北京獻智知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11434
• 代理人: 楊獻智

技術領域

本發明涉及一種隧道和地下工程施工方法，特別涉及一種隧道和地下工程軟弱圍巖超前預加固和開挖施工方法。

背景技術

在軟弱破碎地層中進行隧道和地下工程施工，容易出現圍巖大變形、工作面坍塌等安全問題以及施工進度緩慢、工效極低的技術問題。為了保證隧道及地下工程的施工安全，目前業內采用的軟巖隧道施工方法有以下三種。

一種是多步CRD法，此方法雖在一定程度上降低施工風險，但是臨時支撐繁多，耗費物資，工序復雜，進度緩慢。在軟弱圍巖施工中，拆除臨時支撐時容易發生初支變形，并且二次襯砌施工受臨時支撐拆除進度制約，無法及時跟進。各臺階安全步距疊加過長，仰拱與二襯滯后，存在安全隱患。

一種是雙側壁導坑法，此方法雖能減輕對圍巖的擾動，避免應力集中引起變形，但施工斷面狹小，大型機械無法進駐，人工出渣運距較長，浪費人力，降低工效，并且由于施工進度極其緩慢，沒有遵循軟弱圍巖快挖快支的原則，難以控制軟弱圍巖的整體下沉變形。

一種是傳統水平旋噴法，此方法超前支護效果不理想，施做一根18米的旋噴樁需要近24小時，樁徑大多小于60cm，旋噴一個斷面的時間長達1～2個月，且經常出現斷樁、不咬合、樁縮徑等問題，難以滿足開挖施工要求。

如中國專利申請200910227790.6號公開的一種煤礦井下平斜巷管棚預注漿超前支護施工工藝，包括以下步驟：(1)止漿墻的施工；(2)管棚鉆孔施工包括布孔，造孔；(3)管棚鉆孔洗孔施工；(4)管棚安裝施工；(5)管棚預注漿施工；(6)然后按照步驟(2)～(5)循環，施工一個管棚孔，安裝一個孔，注漿一個孔，直至注漿結束；工作面管棚預注漿9m，掘進6m、預留3m超前距或者掘進7m、預留2m超前距；向前掘進后，再次管棚預注漿時，按步驟(2)～(5)施工時，不再施工止漿墻，在工作面迎頭直接噴射混凝土即可，直至巷道施工完該區段為止。該專利申請的超前支護施工工藝具有如下缺點或不足：(1)、工藝順序為鉆孔、洗孔、退出鉆桿、安裝管棚、安裝注漿管路、注漿，其中漿液在管棚的近端注入，從管棚的遠端流出并順著鉆孔回流，從而，洗孔是其必不可少的步驟，因為根據該工藝，若不洗孔就無法順利的安裝管棚，但洗孔步驟將增加成本和工時；(2)、此外，由于漿液是從管棚的近端注入，從管棚的遠端流出并順著鉆孔回流，因此只能依靠監測壓力來判斷是否注漿成功，但難以確保中間不出現中斷或薄弱區，可能導致出現斷樁、不咬合、樁縮徑等問題，難以滿足開挖施工要求；(3)、另外，需要在施工近端布置法蘭盤、封孔器、膠墊等密封裝置來確保注漿的壓力，這又將增加工時和成本，而且還會出現跑漿、漏漿的情形；(4)、由于未對核心土進行預加固，隧道在開挖時容易產生掌子面擠壓變形、洞身預收斂以及收斂變形大的情形。

又如中國專利申請200810301261.1號公開的一種隧道超前支護風循環鉆進施工方法，施工步驟如下：先安裝鉆具，然后將鉆具沿軌道移到指定孔位，根據隧道方位線調整鉆具的方位角，使鉆具與隧道方位線平行，將鉆機與機架緊固。繼而開啟空氣壓縮機，風壓控制在0.4MPa以上，然后開啟鉆機，使鉆桿向土體勻速鉆進，壓縮空氣經鉆管內腔送到鉆頭部位，風冷鉆頭，并將鉆屑通過鉆管與土體之間的隙縫吹出鉆孔之外。在鉆頭內部可安裝導向鉆進裝置。最后終孔注漿，注漿管向鉆管內腔壓注水泥漿，水泥漿對鉆管內腔和鉆管外的環狀間隙進行充填及壓注，再轉入下一孔位施工。根據該專利申請的工藝，鉆管和鉆頭在一次性使用后作為管棚留在了鉆孔內與樁體形成為一體，造成了資源的浪費，并且，由于其也屬于先在鉆孔內設置“管棚”再從管棚注漿的工藝和未對核心土加固，因此也具有中國專利申請200910227790.6號的上述缺點(2)、(3)、(4)。

又如中國專利申請201120212058.4號公開的一種鐵路隧道深埋富水軟弱帶圍巖大口徑水平管幕超前支護構造，能夠在縱向提供強有力的支撐，有效阻隔地下水，防止發生管涌導致大規模涌水突泥，保證施工安全。它包括沿隧道開挖輪廓線設置大口徑水平管幕10，該大口徑水平管幕10包括間隔設置混凝土樁12，以及設置在相鄰兩混凝土樁12之間且與之形成咬合的鋼管混凝土樁11。該專利申請也屬于先在鉆孔內設置“管棚”再從管棚注漿的工藝和未對核心土加固，因此也具有中國專利申請200910227790.6號的上述缺點(2)、(3)、(4)。