[發明專利]一種高地應力軟巖擠壓性大變形隧道的施工方法

有效

• 申請號: 202110479029.2
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113137235B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 譚勇;邊林琳;鄧躍華;萬勇;李鵬飛;王建江;邱兆森;齊文;李瑛;張文強
• 申請（專利權）人: 中鐵十六局集團第二工程有限公司;中鐵十六局集團有限公司
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D11/10;E21D11/18;E21D20/00;E21D20/02
• 代理公司: 北京紐樂康知識產權代理事務所(普通合伙) 11210
• 代理人: 劉艷艷

1.一種高地應力軟巖擠壓性大變形隧道的施工方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，以上臺階作為操作平臺，利用地質水平鉆機實施中距離超前地質鉆孔，探測前方圍巖的地質情況，為大變形段落提供地質依據，適時調整設計措施和支護參數；

S2，以上臺階作為操作平臺，利用三臂鑿巖臺車打設超前大管棚，超前大管棚尾端與一支鋼架焊接牢固，尾部留不小于100cm的止漿段；鉆孔完畢安裝鋼管后，接入注漿管路和設備，采用循環式注漿工藝，對前方圍巖形成加固區，提高地層強度和穩定性；

S3，隧道拱墻范圍內開挖斷面分為上臺階和下臺階，簡化施工工序，減少開挖對破碎圍巖的擾動次數，減少鋼架接頭數量，防止應力釋放過度；

S4，開挖出碴完成后，上臺階使用拱架拼裝機進行一支鋼架安裝，下臺階采用人工安裝，連接筋與一支鋼架焊接牢固；

S5，所有一支鋼架安裝完畢后，使用濕噴機械手進行噴錨作業；

S6，加強初期支護結構抵抗變形的剛度，增設預應力樹脂錨索，采用長短結合方式，施加預應力主動支護圍巖，快錨固，早承載，控制松動圈的擴展；

S7，在上臺階兩側邊墻腳處增設鎖腳錨管，限制鋼拱架的位移；

S8，采用雙棧橋工藝及時形成封閉的初期支護體系，將結構不利受力狀態壓縮到最短，實行雙控機制措施減緩圍巖變形速率，仰拱初支封閉成環距離掌子面不大于25m，封閉成環時間不大于20天，所述雙棧橋工藝為：一組人工加工鋼棧橋放置在下臺階尾側，為仰拱初支封閉成環建立施工通道，另一組自行式棧橋放置在仰拱襯砌端頭，為仰拱襯砌建立施工通道；

S9，為盡快使初支結構體系達到穩定狀態，提高二襯抵抗余存的變形壓力，控制圍巖變形潛勢，適時施作二支。

2.根據權利要求1所述的高地應力軟巖擠壓性大變形隧道的施工方法，其特征在于，所述超前大管棚采用Φ108mm熱軋無縫鋼管，壁厚6mm，施作范圍拱部120°，外插角控制在1°～3°，環向間距40cm，每環38根，每循環施作長度9m為宜，相鄰兩環之間縱向搭接長度不小于3m，超前大管棚尾端與一支鋼架焊接牢固。

3.根據權利要求1所述的高地應力軟巖擠壓性大變形隧道的施工方法，其特征在于，所述循環式注漿工藝為：在鋼管上鉆注漿孔，孔徑10～16mm，孔縱向間距15～20cm，呈梅花形布置，尾部留不小于100cm的止漿段；進漿管和回漿管采用三通連接，注漿材料為水泥漿，當地下水發育調整為水泥-水玻璃雙液漿，漿液強度等級不小于M20，注漿壓力控制在1.0～2.0MPa。

4.根據權利要求1所述的高地應力軟巖擠壓性大變形隧道的施工方法，其特征在于，所述上臺階高度占比3/5，長度控制在13～15m，為機械化配套施工創造作業空間，下臺階高度占比2/5，長度控制在3～5m，左右兩側錯開2m。

5.根據權利要求1所述的高地應力軟巖擠壓性大變形隧道的施工方法，其特征在于，所述采用長短結合方式為：先期短錨索長度5m，施作范圍拱部120°，控制圍巖早期變形，為后續錨固措施贏得時間和空間，后期長錨索長度15m，施作范圍兩側邊墻，錨索抗拉強度1860MPa，縱向間距為1.2m，環向間距為0.8m，送入快速樹脂錨固劑經攪拌凝固后，安裝配套錨具和墊板；施加預應力控制在500KN。

6.根據權利要求1所述的高地應力軟巖擠壓性大變形隧道的施工方法，其特征在于，所述鎖腳錨管打設角度斜向下控制在20°～40°，打設位置距離一支鋼架連接板控制在30cm內，每處2根，每根長度為9m；提前加工20mm鋼板輔助連接構件，將一支鋼架兩側的鎖腳錨管與一支鋼架滿焊牢固，采取定量-定壓的原則進行注漿。

7.根據權利要求1所述的高地應力軟巖擠壓性大變形隧道的施工方法，其特征在于，所述鎖腳錨管為Φ89mm大直徑鎖腳錨管。

8.根據權利要求1所述的高地應力軟巖擠壓性大變形隧道的施工方法，其特征在于，所述施作二支的時機原則上在一支施作成環后，且一支變形量達到預留變形量50%時，再施作二次支護。

9.根據權利要求8所述的高地應力軟巖擠壓性大變形隧道的施工方法，其特征在于，當一支未封閉成環變形量就超過預留變形量的50%時，可及時施作二次支護。