[發明專利]穿越高角度逆沖富水富砂斷層隧道開挖及支護方法

有效

• 申請號: 201811414034.X
• 申請日: 2018-11-26
• 公開（公告）號: CN109555528B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 張旭輝;吳應明;高雷州;張乃樂;周中財;肖清華;仲維玲;郭朋超;王洪坤;趙志輝;李校珂;楊文;楊榮輝;李越興;陳創;洪平
• 申請（專利權）人: 中鐵二十局集團有限公司
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D11/10;E21D11/14;E21D11/18;E21F16/02
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

本發明公開了一種穿越高角度逆沖富水富砂斷層隧道開挖及支護方法，隧道正洞的同一側設置有迂回導坑和泄水洞；對所施工隧道進行開挖及支護施工時，包括步驟：一、后側隧道段初步開挖及支護施工；二、后側隧道段與泄水洞排水洞體同步開挖及支護施工；三、后側隧道段、泄水洞排水洞體與后側迂回導坑段同步開挖及支護施工；四、前部泄水洞體、前部導坑段與中部隧道段開挖及支護施工：五、前側隧道段開挖及支護施工。本發明方法步驟簡單、設計合理且施工簡便、使用效果好，采用三臺階法對隧道洞進行開挖，并且開挖后采用雙層初期支護結構對隧道洞進行全斷面支護，能確保后期隧道結構安全。

技術領域

本發明屬于隧道施工技術領域，尤其是涉及一種穿越高角度逆沖富水富砂斷層隧道開挖及支護方法。

背景技術

隧道支護包括開挖之前的超前支護以及開挖完成后進行的初期支護和后期支護，其中后期支護也稱為隧道二次襯砌。為了保證掌子面在開挖過程中土體不會塌方或產生流沙，開挖前需對前方土體采取超前支護、注漿加固等輔助措施。帷幕注漿是用液壓或氣壓將能凝固的漿液按設計的濃度通過特設的注漿鉆孔壓送到規定的巖土層中填補巖土體中的裂縫或孔隙，以對隧道前方一定范圍的土體進行全面加固(或堵水)，在開挖區域周邊形成隔水帷幕。超前支護(也稱為超前預支護)是保證隧道工程開挖工作面穩定而采取的超前于掌子面開挖的一種輔助措施，目的在于控制圍巖的變形，從而達到保證隧道施工安全的目的，隧道超前支護的方式主要有管棚、小導管、水平旋噴樁等。

斷層破碎帶是指斷層兩盤相對運動，相互擠壓，使附近的巖石破碎，形成與斷層面大致平行的破碎帶，簡稱斷裂帶。在國內，斷面傾角大于45°或30°的高角度逆斷層稱為逆沖斷層，穿越高角度逆沖斷層的隧道施工難度非常大，上述高角度逆沖斷層指斷面傾角大于60°的逆沖斷層。尤其是當所處地層為富水富砂地層時，施工難度更大。富水富砂地層也稱為富水砂地層，是指地層中富含地下水且含有砂層，該地層既為富水地層，也為富砂地層。在富水富砂地層中，巖體破碎為地下水的賦存與富集提供了更有利條件，施工難度非常大，加上地層中含有砂層，施工中極易發生涌水涌砂，再加上斷層斷面傾角大于60°，易造成災難性后果，嚴重影響到施工安全與效益。因而，當隧道穿越斷層內富含地下水，巖體多為碎屑巖，并且富含沙土、砂石的高角度逆沖富水富砂斷層時，所存在的施工風險非常大，待開挖至高角度富水逆沖斷層時，在高水壓作用下，掌子面極易突發涌水、涌砂等地質災害，施工風險高，施工難度大且施工進度慢。因而，對穿越高角度逆沖富水富砂斷層的隧道進行開挖之前，超前支護施工至關重要。

另外，對穿越高角度逆沖富水富砂斷層的隧道進行開挖時，需采用臺階法進行開挖。臺階法是指先開挖隧道上部斷面(上臺階)，上臺階超前一定距離后開始開挖下部斷面(下臺階，也稱隧道上部洞體)，上下臺階同時并進的施工方法。其中，三臺階開挖法(也稱為三臺階法)是指將所開挖隧道分為上、中、下三個臺階進行開挖。采用三臺階法對穿越高角度富水逆沖斷層的隧道進行開挖時，由于開挖斷面分塊多，施工難度大且施工風險高，必須采用合理的開挖和支護方法，才能確保施工安全，并保證施工工期。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種穿越高角度逆沖富水富砂斷層隧道開挖及支護方法，其方法步驟簡單、設計合理且施工簡便、使用效果好，采用三臺階法對隧道洞進行開挖，并且開挖后采用雙層初期支護結構對隧道洞進行全斷面支護，能確保后期隧道結構安全。