[發明專利]富水極破碎圍巖隧道塌方段圍巖控制方法

有效

• 申請號: 201310016187.X
• 申請日: 2013-01-16
• 公開（公告）號: CN103089275A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 李術才;張偉杰;張慶松;張霄;劉人太;張連震;朱明聽
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: E21D11/10
• 分類號: E21D11/10;E21D11/00;E21F16/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄧建國

技術領域

本發明涉及一項富水極破碎圍巖隧道塌方段圍巖控制方法，屬于隧道及地下工程領域。

背景技術

隨著我國交通建設的快速發展，山嶺隧道占據的比重越來越大。受復雜地質構造條件及地形地貌因素的影響，我國山嶺隧道工程經常穿過斷裂破碎帶及溶腔堆積體等極松散巖體。在地下水、地應力及松散圍巖體破碎結構綜合作用下，常因工程地質及水文地質條件突變、或支護結構及強度設計不足而造成初期支護變形開裂破壞，引發大規模塌方事故。塌方堆積物在隧道內形成由塌方口向兩側延伸數米至數十米的穩定錐形堆積體；堆積體內包含大量地下水體及泥、砂、孤石等堆積物，輕者影響隧道施工安全，影響工期；重者導致人員傷亡。

注漿法是隧道塌方行之有效的處治方法，現有方法主要包括地面注漿及隧道內注漿。地面注漿工程主要針對淺埋隧道，且塌方對地表有顯著影響，產生冒頂的事故的處置，但受制于復雜地表環境，施工運輸條件差，工期較長，而對于埋深較大的隧道引發的地面塌陷（埋深大于50m），則地表處治完全無法實施。隧道內實施的治理工程以塌方體注漿小導管固結注漿與塌方段壁后管棚注漿相結合的聯合注漿方法為主。這種注漿方式存在嚴重不足：其一，塌方體往往具有結構松散、富泥、飽水的特征，風動鑿巖機難以成孔，不利于打入注漿小導管，同時受風動鑿巖機極限作業能力及塌方體內硬巖孤石的限制（硬巖孤石阻礙了小導管下入），注漿小導管無法達到設計深度而影響充填固結效果；其二，管棚長度及外插角較小，注漿壓力較低，造成塌方段圍巖加固圈范圍及強度有限，難以抵抗圍壓側向壓力。開挖輪廓難以控制，初期支護變形開裂，換拱頻繁，造成圍巖側向侵限嚴重，大者可達數米，最終引發二次塌方，甚至發展為破壞強烈的突水突泥，嚴重拖延工期及造成巨大的經濟損失。

發明內容

本發明針對富水斷層破碎帶或巖溶塌腔堆積體圍巖隧道塌方的處理方法存在的治理效果不理想、初期支護變形開裂嚴重及易引發地質災害等問題，提供了一種富水極破碎圍巖隧道塌方段圍巖綜合控制方法。

本方法是采用如下技術方案實現的：

富水極破碎圍巖隧道塌方段圍巖控制方法，包括以下步驟：

A．塌方致災因素及成災程度探查分析；

B．堆積體暴露面穩固及深部排水泄壓：采用錨噴混凝土+掛網方式對堆積體暴露面進行封閉，同時依據探測結果，針對關鍵富水區施工深部引水泄壓孔，對堆積體內部地下水引流泄壓；

C．塌方及影響段支護強度強化：在塌方相鄰段采用臨時型鋼支撐+網噴混凝土方式對塌方相鄰段10~20m范圍內形成支護強化段；

D．塌方堆積體防突充實加固：根據掌子面前方堆積體空洞及塌方體范圍的探測結果，針對堆積體內部空腔，施工吹砂鉆孔，進行吹砂充填空腔，并注單液漿固結進行處理；對極松散堆積體內部通過防突注漿孔進行充填固結；

E．非對稱周邊帷幕注漿加固：對塌方區周邊帷幕加固厚度增加至10m，其他區域加固圈厚度為5~8m，注漿后形成受力平衡、變形協調的閉合注漿加固殼；

F．注漿加固塌方段開挖方法及初期支護方式確定：注漿區段采用雙側壁導坑法進行開挖；初期支護采用雙層支護；

G．局部補充注漿：緊跟隧道開挖過程，針對探測或者直接揭露的注漿加固盲區采用導管徑向注漿方式進行補注；

H．仰拱開挖及二襯施工：洞身開挖支護完成后，及時進行仰拱施工，并封閉成環；其后二襯及時跟進，襯砌各項施工工藝和技術指標必須滿足設計或規范要求。

上述控制方法具體包括以下步驟：

A．塌方致災因素及成災程度探查分析

綜合分析隧道勘察期及施工揭露的地質及水文地質資料，從地質構造、巖層巖性、地形地貌及地下水等方面對塌方致災因素進行分析；綜合利用物探及鉆孔手段對塌方縱向及橫向成災規模進行探查，尤其是堆積體洞內充填形態、范圍及堆積體內地下水富水情況及水壓狀況，為重點治理區域圈定和治理方案制定提供依據。

B．堆積體暴露面穩固及深部排水泄壓