[發明專利]軟碎移動大偏壓濕潤炭質頁巖隧道柔硬雙層初支開挖方法

在審

• 申請號: 202010596833.4
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111691895A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 張馨;孟春峰;郎珉;趙志濤;李國勇
• 申請（專利權）人: 中鐵十八局集團有限公司;武九鐵路客運專線湖北有限責任公司
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21D11/10;E21D11/15;E21D20/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 韓雪梅

本發明公開一種軟碎移動大偏壓濕潤炭質頁巖隧道柔硬雙層初支開挖方法，在開挖后初噴混凝土，減少掉塊，保證了后續施工安全；另外，本發明在打設鎖腳錨管時，在鎖腳錨管上增設加固鋼板，以增加鎖腳錨管的抗拔力，與錨桿相配合，增加拱架的抗變形能力；鋪設鐵絲網，鐵絲網安裝簡便快捷，快速封閉，且能夠產生柔性變形，有效防止初支開裂；需要強調的是，本發明采用雙層初支結構，支護強度高，可有效抵抗破碎巖順層偏壓蠕變應力，減少圍巖變形，大大降低塌方風險，避免侵限返工，節約施工成本。

技術領域

本發明涉及隧道工程施工技術領域，特別是涉及一種軟碎移動大偏壓濕潤炭質頁巖隧道柔硬雙層初支開挖方法。

背景技術

設計時速350公里/小時鄭萬高鐵某雙線隧道全長7827.3m，分進口、橫洞、出口3個工區4個作業面施工，開挖斷面約150m2，洞身通過地層為新灘組(S1x)砂質頁巖，橫洞大里程開挖揭示圍巖呈灰黑色、灰色砂質、炭質頁巖，受區域地質構造影響，巖體擠壓破碎，節理裂隙發育，層間夾雜方解石脈，石脈呈環繞狀發育：即隨著正洞往大里程推進，方解石脈從隧道左側逐漸向前斜移到頂部，再繼續斜移到右側，再向前斜移到底部，再到左側，象蛇一樣纏繞著隧道。方解石脈呈白色，開挖后露出遇空氣風化崩解，遇水崩解破碎更快。夾方解石脈的炭質頁巖變形量大，下沉和位移變化快，容易侵限，圍巖自穩性極差，見圖1，圖1為現有施工方法中巖層夾雜方解石脈示意圖，1為巖層夾雜方解石脈走向示意。

現有技術采用三臺階+臨時仰拱法非爆開挖，按照新奧法初支承擔主要圍巖壓力原理，按Vc初期支護參數施工，見圖2、圖3，圖2為Vc初期支護參數示意圖，圖3為Vc初期支護示意圖。具體包括：①超前支護：采用φ42mm超前小導管，外插角10～15°，長4.0m，縱向間距2.4m，每環根數50根，環向間距0.4m，注水泥漿。②初支結構：初噴4cm噴射混凝土+鋼筋網片+I122a型鋼鋼架+復噴25cm噴射混凝土。初噴混凝土：C25混凝土，厚4cm。鋼筋網片：采用φ8鋼筋網格，網格間距20×20cm，搭接不少于1.5個網格。全環拱架：采用I122a型鋼鋼架，間距0.6m。拱架鎖腳：采用φ42mm鎖腳錨管，長4.5m，上、中、下拱腳各1組，1組2根。復噴混凝土：C25混凝土，復噴25cm。上述施工過程中，開挖后拱部、邊墻掉塊嚴重，初噴混凝土封閉效果差；掛網、立拱架和噴射混凝土初支結構完成后，巖體沿方解石脈軟弱夾層，緩慢蠕變；造成初支開裂、變形、侵限，初支侵限后，換拱施工，費時費力、成本超耗嚴重。

因此，如何改變現有技術中，大斷面隧道軟碎濕潤炭質頁巖順層移動大偏壓，單層拱架初支結構易變形嚴重開裂、發生位移大范圍侵限的現狀，成為了本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種軟碎移動大偏壓濕潤炭質頁巖隧道柔硬雙層初支開挖方法，以解決上述現有技術存在的問題，使初期支護結構能夠抵抗移動順層偏壓沿軟弱夾層蠕變，提高施工質量和施工效率。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：本發明提供一種軟碎移動大偏壓濕潤炭質頁巖隧道柔硬雙層初支開挖方法，包括如下步驟：

步驟一、超前支護

采用中管棚和超前小導管綜合支護，注漿；

步驟二、一次初支結構

開挖臺階后，初噴混凝土封閉開挖面和掌子面，鋪設鋼筋網，支立全環拱架，在臺階拱腳連接板上下各打設鎖腳錨管，鎖腳錨管具有能夠增加抗拔力的加固鋼板，復噴混凝土；

步驟三、二次初支結構

最下部臺階初支成環后，打設錨桿，整環鋪設鐵絲網，鐵絲網通過錨桿加大錨墊板固定，鐵絲網鋪設完畢、錨桿和錨墊板安裝完畢后，第三次噴射混凝土。