[發明專利]隧道水平旋噴施工方法

在審

• 申請號: 201910074823.1
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109854251A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 彭峰;張繼昶;鄒明波
• 申請（專利權）人: 北京瑞威世紀鐵道工程有限公司
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D11/10
• 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;趙丹

本發明公開了一種隧道水平旋噴施工方法，包括：采用水平旋噴鉆機鉆出鉆孔，水平旋噴鉆機包括可移動機身、鉆孔支撐架組、旋噴支撐架組、鉆孔裝置以及旋噴裝置，在完成鉆孔后，將鉆孔裝置退出鉆孔，在鉆桿完全退出鉆孔后，將旋噴裝置送至鉆孔的末端，采用注漿設備將預先制備好的水泥漿供給至旋噴裝置的噴頭組件，啟動噴頭組件使得高速噴射的水泥漿帶動鉆孔周邊的軟巖一起旋轉攪拌融成一體，隨著噴頭組件一邊旋噴注漿，一邊退出鉆孔而沿著第一型鉆孔由內向外形成加固樁體，在噴頭組件完全退出鉆孔后停止水平旋噴注漿；待全部的加固樁體凝固后，檢測其形成的陣列狀穩定體系的強度滿足要求后，進行大斷面的機械開挖以形成隧道。

技術領域

本發明涉及隧道工程技術領域，尤其涉及一種隧道和地下工程軟弱圍巖超前預加固的施工方法。

背景技術

隨著我國鐵路尤其是山區鐵路的迅速發展，山嶺隧道越來越多，受曲線半徑的限制，鐵路隧道需穿越山嶺，這些地區廣泛分布各種地質構造帶，特別是會遇到斷層軟弱帶。這類斷層具有深埋、富水、軟弱帶呈夾層狀的特點，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，更甚至會出現破壞地表環境和居民區、以及危及施工人員生命安全、留下運營安全隱患等嚴重后果。

對于淺埋地段的斷層帶，常規的處理方法是超前注漿加固圍巖，采用環向間距一般為0.3～0.4m的大管棚作為超前支護結構，短進尺分部開挖，初期支護快速封閉成環，二次襯砌及時跟進，安全快速通過斷層軟弱帶。但對于深埋富水斷層軟弱帶，若仍采用常規的大管棚超前支護結構，其0.3～0.4m的環向間距，無法實現管棚之間的咬合，施工中極易發生管涌導致突水涌泥，對施工人員生命及機械設備安全造成重大危害的風險極大，此外，深埋富水軟弱帶地段圍巖壓力大，在地下水作用下，該超前支護結構難以保證圍巖穩定和結構的安全，極易發生坍塌事故。

現有技術中常常采用傳統水平旋噴法，但是此方法在施做一根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201210425650.1號公開的一種軟巖隧道長懸臂水平旋噴變形控制施工方法，包括：(1)在開挖輪廓線周邊鉆孔，旋噴注漿同時鉆桿后退，旋噴后下入第一型構件，形成第一型樁體；(2)重復步驟(1)構造出第一帷幕體系；(3)在隧道設計的掌子面鉆孔，旋噴注漿同時鉆桿后退，旋噴后下入第二型構件，形成第二型樁體；(4)重復步驟(3)構造出第二核心土加固體系；(5)進行大斷面機械開挖、初支；(6)在中、下臺階拱腳處斜向隧道下方30～45度鉆孔，下入第三型構件，形成第三型樁體；(7)重復步驟(6)構造出鎖腳旋噴樁穩定體系。本發明利用隧道輪廓線高強的水平旋噴樁超前加固、掌子面玻纖錨桿的束縛變形效應、鎖腳旋噴樁的錨固，有效控制巖土變形。但是，該發明依然存在以下缺點或不足：注漿是隨著鉆桿的退出從鉆孔的遠端向鉆孔的近端進行，注漿為水平方式的注入，其存在需要克服漿液因自身重力產生注漿樁不連續或不均勻的缺陷。

又如中國專利申請201310671711.7號公開的一種軟巖隧道水平旋噴施工方法，其包括：采用水平旋噴鉆機鉆出具有規定深度和直徑的第一型鉆孔；在完成第一型鉆孔后采用注漿設備將預先制備好的水泥漿供給至第一型鉆孔的末端，使得隨著鉆桿退出第一型鉆孔而沿著第一型鉆孔由內向外形成第一型樁體；采用推頂裝置將預先制備的長度與第一型鉆孔深度相同的第一型加強構件沿第一型鉆孔插入第一型樁體直至第一型鉆孔的末端；通過控制第一支撐架和第二支撐架同步繞可移動機身的縱向軸線轉動以改變噴鉆臂的施工位置，從而構造出整體式的帷幕體系；通過同步控制第一支撐架和第二支撐架的升降高度來縮小水平旋噴鉆機的施工半徑，從而在待形成的隧道的內部形成陣列狀穩定體系。但是，該發明依然存在以下缺點或不足：注漿是隨著鉆桿的退出從鉆孔的遠端向鉆孔的近端進行，注漿為水平方式的注入，其存在需要克服漿液因自身重力產生注漿樁不連續或不均勻的缺陷。

因此，提供一種可形成均勻密實的加固樁體、提高軟弱圍巖承載能力的隧道水平旋噴施工方法成為業內急需解決的問題。