[發(fā)明專利]一種基于NPR錨索的隧道支護(hù)的施工方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110393232.8
• 申請(qǐng)日: 2021-04-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113107556A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐紹武;王智佼;王治才;于家武;陳偉祥;魏小軍;晏鵬博;張成勇;石磊;龍文華;林琳;趙寶鋒;楊志永;胡朝燁;程宏生;王丙坤;寇建;姚利軍;高昆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司;中鐵隧道局集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): E21D20/00
• 分類號(hào): E21D20/00;E21D11/00;E21D11/10;E21D11/18;E21D11/38;E21D21/00
• 代理公司: 北京天奇智新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 龍濤

本發(fā)明屬于隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種基于NPR錨索的隧道支護(hù)的施工方法，所述基于NPR錨索的隧道支護(hù)的施工方法采用高預(yù)緊力恒阻錨索控制隧道大斷面交叉口變形，高預(yù)緊力NPR錨索支護(hù)機(jī)制為短錨索和長(zhǎng)錨索，高預(yù)緊力NPR錨索增加圍巖強(qiáng)度。本發(fā)明提供了一種基于NPR錨索的隧道支護(hù)的施工方法，具備以下有益效果：NPR錨索具有高恒阻，大變形，吸收能量，多次沖擊而不斷，防爆抗沖，將復(fù)雜本構(gòu)關(guān)系改變?yōu)楹?jiǎn)單彈塑性本構(gòu)關(guān)系的特性，為支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。與原支護(hù)對(duì)比取消了環(huán)向注漿小導(dǎo)管及環(huán)向錨桿，取消超前小導(dǎo)管，鋼架從0.5m排距調(diào)整到0.6m。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于隧道支護(hù)施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于NPR錨索的隧道支護(hù)的施工方法。

背景技術(shù)

渭武高速是國(guó)家高速公路網(wǎng)中蘭海高速的重要路段，該項(xiàng)目建設(shè)對(duì)完善公路網(wǎng)總體布局以及改善甘肅區(qū)域交通，帶動(dòng)甘肅中南部經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要意義。木寨嶺隧道及岷縣隧道位于渭武高速公路咽喉部位，同時(shí)由于其地質(zhì)條件特殊性(深埋、特長(zhǎng)、高地應(yīng)力、薄層板巖圍巖結(jié)構(gòu)等)也是制約渭武高速全線通車的關(guān)鍵因素。

隧道破壞時(shí)有發(fā)生鋼架扭曲、二襯開(kāi)裂、左邦大變形收縮、初支開(kāi)裂，傳統(tǒng)錨桿/錨索傳統(tǒng)材料大變形破壞現(xiàn)象錨桿/索因大變形破斷失效，錨桿/索破斷失效部位，拉斷后的錨桿/索，破斷失效錨桿/索，鋼架扭曲破壞失效，鋼架沖擊破壞，木寨嶺隧道——G75蘭海高速渭源至武都段，隧道長(zhǎng)度15226m——特長(zhǎng)公路隧道，線路走向S19 W，坡度1.51，與G212國(guó)道線走向基本一致，與蘭渝鐵路木寨嶺隧道平面距離約900～1200m；地形地貌，北部屬隴西黃土高原，以梁、峁、丘陵、溝壑為主南部屬秦嶺山脈的西延部分，溝谷深切呈“V”字型；地貌：構(gòu)造剝蝕、河流侵蝕堆積和山麓斜坡堆積；地面高程：2416～3133m；最大埋深：629.1m；岷縣隧道穿層情況：地形地貌：地形呈馬鞍形，低中山地貌；標(biāo)高及埋深：2337～2660m，最大埋深287m；掘進(jìn)進(jìn)尺：(左線)885m，(右線)934.4m；巖性：強(qiáng)風(fēng)化炭質(zhì)板巖(主要)、斷層破碎帶、強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖圍巖級(jí)別：V級(jí)。掌子面概況：層理、節(jié)理極為發(fā)育，厚度集中在10cm左右，層理角度30～50。

2#斜井工程概況，長(zhǎng)度：1813.43m，最大埋深：591m，自重應(yīng)力：14.77MP，斜井走向：N71 E，與最大主應(yīng)力夾角37°。

根據(jù)《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》判斷該區(qū)域?qū)儆跇O高地應(yīng)力，且地層巖體較為破碎，隧道圍巖發(fā)生大變形可能性較高。2#斜井圍巖穩(wěn)定性分區(qū)——1713m，基本穩(wěn)定區(qū)：D100mm，總長(zhǎng)407m輕微變形區(qū)：斷層破碎帶，100D 250mm，總長(zhǎng)250m，較大變形區(qū)：H500m，250 D1000mm，總長(zhǎng)717m；嚴(yán)重變形區(qū)：H500m，D1000mm，總長(zhǎng)338m。

現(xiàn)支護(hù)設(shè)計(jì)，Φ42超前注漿小導(dǎo)管4500mm，間距400mm，外插角10，Φ25自進(jìn)式中空注漿錨桿5000mm，間距1000X1500mm，Φ42環(huán)向注漿小導(dǎo)管4000mm，間距1000X 1500mm，全斷面Φ8鋼筋網(wǎng)，HW175型鋼鋼架，間距500mm，C25噴砼280mm，二次襯砌C30鋼筋混凝土厚55cm

木寨嶺隧道工程難度屬世界性難題，線路長(zhǎng)15226m，特長(zhǎng)公路隧道，構(gòu)造復(fù)雜褶皺、斷層影響大；圍巖軟以軟質(zhì)炭質(zhì)板巖為主；埋深大629.1m；地應(yīng)力水平高，自重應(yīng)力15.7MPa，最大水平主應(yīng)力24.95MPa。

隧道圍巖變形破壞機(jī)理，影響薄層板巖隧道變形的主控因素包括：隧道洞涇；隧道埋深；節(jié)理傾角；圍巖吸水軟化。不同節(jié)理傾角對(duì)隧道圍巖影響，不同埋深條件對(duì)隧道圍巖影響，圍巖吸水軟化對(duì)隧道圍巖影響，隧道巖體的周邊位移和塑性區(qū)半徑隨隨著巖體的埋深增大而快速的增加，可見(jiàn)巖體的豎向應(yīng)力對(duì)于隧道圍巖的變形影響是比較大的。當(dāng)隧道支護(hù)阻力為30t時(shí)，埋深是600m時(shí)，巖體的塑性區(qū)半徑是4.6m，巖體位移為0.5cm，隨著支護(hù)阻力的增加，可以起到對(duì)巖體較好的變形控制作用。以上公式是基于彈性力學(xué)及相關(guān)連續(xù)性假設(shè)的基礎(chǔ)上的，木寨嶺隧道節(jié)理密集，并受水的影響很大，因此現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際變形量應(yīng)大于該計(jì)算。但變化規(guī)律應(yīng)該是一致的。