[實用新型]碎屑流地層隧道穩(wěn)定性控制施工結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520759277.2
• 申請日: 2015-09-28
• 公開（公告）號: CN205013007U
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔文鎮(zhèn);任少強;吳應明;冀勝利;王平安;謝江勝;郭育紅;楊文宣
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵二十局集團有限公司
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21D11/10;E21F16/02;E21F17/103
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種碎屑流地層隧道穩(wěn)定性控制施工結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

碎屑體是指在地質(zhì)構(gòu)造運動中形成的以碎屑狀的顆粒石、角礫土和黏土、水組成的高密度混合物，被封閉于圍巖腔體之中，常常呈有壓狀態(tài)。隧道碎屑流是一種“地下泥石流”，是指當隧道掘進過程中，穿越斷層破碎帶富水軟弱圍巖、充填洞穴巖溶、侵入巖接觸帶時突然引發(fā)碎屑體瞬間大規(guī)模突涌、流變，淤塞掌子面，甚至引發(fā)圍巖大變形、大塌方等工程地質(zhì)災害。其破壞力極強，給施工帶來巨大安全風險。碎屑流一般蘊藏于地層深處、構(gòu)造斷層帶之間，呈帶壓力的封閉腔體，其工程性質(zhì)與周圍其他巖體有顯著差異，具有斷層交叉面寬、斷層泥較厚、富水節(jié)理發(fā)育、巖體極破碎、局部有拖拉和牽引現(xiàn)象等特征。碎屑流降低了圍巖的自穩(wěn)能力，隧道開挖后應力重分布，導致隧道周邊碎屑物質(zhì)失去支撐，再加上地下水突涌，破碎巖體夾雜大量砂石、粘土等碎屑物質(zhì)被水流沖出，引起掌子面淤塞、淹埋等安全事故。

隧道碎屑流是大范圍內(nèi)碎屑體的突發(fā)性失穩(wěn)破壞。在斷層富水地層中開挖隧道，圍巖被斷層破碎帶以及節(jié)理和裂隙互相切割，形成破碎松散體，以角礫石、碎屑和黏土、砂土為主。隧道開挖前，這些結(jié)構(gòu)體處于自然平衡狀態(tài)，隧道開挖后，由于內(nèi)部積聚的壓力釋放和水壓的作用，使得結(jié)構(gòu)體失去穩(wěn)定，從而導致隧道其他塊體變形和坍塌，從而與含水構(gòu)造連通，引發(fā)隧道碎屑流突涌，淤塞隧道。與滑坡相比，碎屑流無明顯整體的滑動面，是一種碎屑、顆粒及水介質(zhì)的流動、流變；不同于泥石流的是，碎屑流以顆粒運動為主體，液體在整個運動中相對影響較小。因而，碎屑流具有變形時間長、破環(huán)影響范圍廣、突發(fā)性強、預判難、超前支護困難等特點。如對蘭新高鐵線中的祁連山隧道進行施工時，海拔為3610m，位于青藏高原東北邊緣的祁連山之間，工程地質(zhì)構(gòu)造復雜，切割深度大，地殼變動強烈，構(gòu)造、地層復雜，氣候干燥，風化強烈，這些特點導致巖體破碎，并且斷層帶分布較多，其斷層碎屑體發(fā)育無可循規(guī)律，發(fā)育規(guī)模、蘊藏位置、對工程危害等都不可預見，屬于易發(fā)生碎屑流的地層(即碎屑流地層)，施工難度非常大，隧道施工過程中穩(wěn)定性控制至關(guān)重要。因而，需設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理且施工簡便、使用效果好的碎屑流地層隧道穩(wěn)定性控制施工結(jié)構(gòu)，能有效控制碎屑流地層隧道的穩(wěn)定性，安全系數(shù)高，且施工難度較小，施工工期短。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種碎屑流地層隧道穩(wěn)定性控制施工結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理且施工簡便、使用效果好，能有效控制碎屑流地層隧道的穩(wěn)定性，安全系數(shù)高，且施工難度較小，施工工期短。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是：一種碎屑流地層隧道穩(wěn)定性控制施工結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括對所施工隧道進行超前支護的超前支護結(jié)構(gòu)、用于降低所施工隧道的掌子面前方碎屑流地層的水頭壓力的超前排水通道和對所施工隧道的掌子面進行封堵的封堵墻，所述封堵墻位于所述掌子面后側(cè)；

所述超前支護結(jié)構(gòu)包括對所施工隧道的拱墻進行支護的管棚超前支護結(jié)構(gòu)和超前小導管注漿加固結(jié)構(gòu)；所述管棚超前支護結(jié)構(gòu)包括多個沿所施工隧道的開挖輪廓線由左至右布設(shè)的管棚注漿管，多個所述管棚注漿管均位于所施工隧道的同一橫斷面上且其長度均為15m～25m，所述管棚注漿管為鋼管且其外徑為Φ100mm～Φ120mm；多個所述管棚注漿管包括一個位于所施工隧道的隧道中心線上的中部鋼管、多個均位于所述隧道中心線左側(cè)的左側(cè)鋼管和多個均位于所述隧道中心線右側(cè)的右側(cè)鋼管，多個所述左側(cè)鋼管和多個所述右側(cè)鋼管呈對稱布設(shè)；所述超前小導管注漿加固結(jié)構(gòu)包括多個沿所施工隧道的開挖輪廓線由左至右布設(shè)的超前注漿管，多個所述超前注漿管均位于所施工隧道的同一橫斷面上且其長度均為6m～10m，所述超前注漿管為管壁上開有多個注漿孔的鋼花管且其外徑為Φ38mm～Φ45mm；所述管棚注漿管與超前注漿管呈交錯布設(shè)；多個所述管棚注漿管和多個所述超前注漿管的外插角均不大于15°；

所述超前排水通道包括多個由左至右布設(shè)在所施工隧道拱部上方的第一超前排水管和多個由左至右布設(shè)在所施工隧道拱部上方的第二超前排水管，多個所述第一超前排水管分別位于多個所述第二超前排水管上方；多個所述第一超前排水管和多個所述第二超前排水管均為由后向前逐漸向上傾斜的鋼管，多個所述第一超前排水管和多個所述第二超前排水管的前端均伸入至碎屑流地層內(nèi)；所述第一超前排水管和第二超前排水管的外插角均為40°～50°，所述第一超前排水管的外徑為Φ100mm～Φ120mm，所述第二超前排水管的外徑為Φ38mm～Φ45mm。