專利名稱：一種變質(zhì)巖承壓水隧道的施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及隧道工程施工領(lǐng)域，具體為一種變質(zhì)巖承壓水隧道的施工方法。

背景技術(shù)：
變質(zhì)巖承壓水隧道圍巖特點(diǎn)是節(jié)理裂隙發(fā)育，節(jié)理面密集、光滑，巖石呈塊狀或碎塊狀壓碎結(jié)構(gòu)，巖石單體強(qiáng)度高，且?jiàn)A雜薄層軟弱充填物，圍巖整體性差，自穩(wěn)能力弱，多層承壓水造成洞身開(kāi)挖后就出水并逐漸變大或開(kāi)挖后當(dāng)時(shí)沒(méi)水過(guò)幾天出水并逐漸變大。不出水，支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全，一旦出水，裂隙中的填充物就會(huì)軟化隨水流失，使圍巖的整體性和穩(wěn)定性變差，對(duì)支護(hù)體系壓力增大，導(dǎo)致出水部位及其附近支護(hù)開(kāi)裂、鋼架變形、折斷。
目前，在變質(zhì)巖承壓水地段進(jìn)行隧道施工，由于對(duì)變質(zhì)巖巖體特征認(rèn)識(shí)不深，對(duì)承壓水的危害作用估計(jì)不足，在施工時(shí)沒(méi)有合理的針對(duì)性施工方案，仍按傳統(tǒng)施工方案進(jìn)行施工，容易引發(fā)突水、突泥、塌方等地質(zhì)災(zāi)害，開(kāi)挖輪廓難以控制，超挖嚴(yán)重，掉塊坍塌時(shí)有發(fā)生，易發(fā)生初期支護(hù)變形開(kāi)裂，鋼架扭曲、折斷，初期支護(hù)侵入限界，甚至出現(xiàn)塌方。此外在承壓水條件下作業(yè)難度大，噴射混凝土來(lái)不及凝固就被沖散，焊接作業(yè)時(shí)焊液來(lái)不及焊粘就被冷凝，鉆爆作業(yè)時(shí)炮孔來(lái)不及堵塞藥卷就被沖出，注漿時(shí)漿液來(lái)不及凝固就被沖走，施工質(zhì)量難以保證，支護(hù)體系受力復(fù)雜極易發(fā)生變形開(kāi)裂。防水層不僅鋪設(shè)焊接難度大，而且極易遭到承壓水破壞造成二次襯砌滲漏水。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有變質(zhì)巖承壓水隧道采用傳統(tǒng)隧道施工方法，存在易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害、開(kāi)挖輪廓難以控制、初期支護(hù)變形開(kāi)裂以及易塌方、施工作業(yè)難度大等問(wèn)題，提供一種變質(zhì)巖承壓水隧道的施工方法。
本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種變質(zhì)巖承壓水隧道的施工方法，包括以下步驟A初步預(yù)測(cè)圍巖級(jí)別和地下水發(fā)育情況；B超前探孔準(zhǔn)確預(yù)報(bào)地質(zhì)情況和地下水發(fā)育情況依據(jù)初步預(yù)測(cè)結(jié)論，針對(duì)有承壓水或富水地段以及地質(zhì)復(fù)雜地段采取水平鉆機(jī)進(jìn)行超前鉆孔探測(cè)，通過(guò)巖芯取樣準(zhǔn)確判定圍巖巖性、結(jié)構(gòu)特征，通過(guò)探孔出水量準(zhǔn)確判定地下水發(fā)育情況及其壓力狀況，超前探孔采用RPD-150C鉆探機(jī)Φ110mm鉆頭進(jìn)行鉆探，每50m鉆探一次，每次鉆探60m；C超前鉆孔泄水降壓依據(jù)超前鉆孔探測(cè)結(jié)果對(duì)富水及承壓水地段采取超前鉆孔泄水降壓，超前泄水孔采用XY-2PC鉆探機(jī)Φ91mm鉆頭進(jìn)行鉆孔，每25m鉆孔一次，鉆孔深度30m，每次鉆孔3～7個(gè)；D超前小導(dǎo)管注漿固結(jié)圍巖并堵水在洞身拱部120°～180°范圍內(nèi)沿隧道開(kāi)挖輪廓線施做超前小導(dǎo)管，注水泥-水玻璃雙液漿，水泥-水玻璃雙液漿參數(shù)∶水泥漿液水灰重量比為1∶1，灰漿水玻璃體積比為1∶0.8，水玻璃模數(shù)m＝2.4～3.4，濃度Be＝30～40，注漿壓力控制在0.5～1.0MPa，漿液擴(kuò)散半徑不小于30cm；E選擇洞身開(kāi)挖方式并確定初期支護(hù)形式經(jīng)過(guò)超前鉆孔泄水和小導(dǎo)管超前注漿，變質(zhì)巖承壓水隧道按三臺(tái)階法或上弧導(dǎo)預(yù)留核心土三臺(tái)階法進(jìn)行施工，同時(shí)施作相應(yīng)形式的初期支護(hù)；E施做徑向小導(dǎo)管在初期支護(hù)施做完畢后施做徑向小導(dǎo)管；G開(kāi)挖仰拱并澆筑仰拱混凝土洞身開(kāi)挖支護(hù)完成后，即時(shí)進(jìn)行仰拱E施工，仰拱施工一次開(kāi)挖和澆筑混凝土長(zhǎng)度不得超過(guò)6m；H施做二次襯砌仰拱施工完畢襯砌前，通過(guò)小導(dǎo)管灌注步驟D中所述的水泥-水玻璃雙液漿。所述洞身開(kāi)挖時(shí)所采用的三臺(tái)階法或上弧導(dǎo)預(yù)留核心土三臺(tái)階法均為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的，在隧道施工領(lǐng)域均有成熟的施工規(guī)范，初期支護(hù)應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)或規(guī)范要求施作。
在施工中，變質(zhì)巖承壓水隧道很難控制開(kāi)挖輪廓，極易發(fā)生掉塊、坍塌，本發(fā)明所述的變質(zhì)巖承壓水隧道采用三臺(tái)階微震動(dòng)控制爆破法開(kāi)挖，鉆爆設(shè)計(jì)時(shí)，沿開(kāi)挖輪廓線布置的所有周邊眼采用導(dǎo)爆索串聯(lián)，周邊眼采用間隔裝藥形式(即一個(gè)炮眼裝藥，與其相鄰的兩個(gè)炮眼只放導(dǎo)爆索)；上弧導(dǎo)爆破時(shí)，根據(jù)上弧導(dǎo)斷面輪廓形式布置掏槽眼。采用本發(fā)明的鉆爆設(shè)計(jì)，與傳統(tǒng)的鉆爆設(shè)計(jì)(所有周邊眼均裝藥，上弧導(dǎo)掏槽眼采用長(zhǎng)方形布置，而未按上弧導(dǎo)斷面輪廓形式布置)相比，傳統(tǒng)爆破一立方米斷面，需要1.2-2.4Kg炸藥，而本發(fā)明僅需要0.6Kg，大大減少了炸藥的用量，而且可以有效降低爆破波對(duì)圍巖的擾動(dòng)，有效控制超欠挖，減少掉塊、坍塌。本發(fā)明采用短進(jìn)尺、多鉆眼、少裝藥的微震動(dòng)控制爆破開(kāi)挖，在實(shí)際施工中依據(jù)圍巖節(jié)理產(chǎn)狀，軟弱程度及時(shí)調(diào)整隧道爆破參數(shù)，取得了最佳爆破效果。
本發(fā)明在變質(zhì)巖承壓水隧道施工時(shí)，仔細(xì)分析設(shè)計(jì)提供的地質(zhì)資料，結(jié)合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)資料，初步判定掌子面前方圍巖級(jí)別和地下水發(fā)育情況，為超前鉆孔探測(cè)提供指導(dǎo)意見(jiàn)；依據(jù)初步判定結(jié)果，有針對(duì)性采用超前鉆孔，進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)報(bào)；超前鉆孔探測(cè)后，依據(jù)水量大小，超前鉆進(jìn)泄水孔，使前方承壓水提前得到釋放，降低水壓，為后面施工降低難度；洞身開(kāi)挖前使用小導(dǎo)管超前注漿加固圍巖，形成注漿固結(jié)圈，提高圍巖自穩(wěn)能力，將拱頂大部分地下水堵到開(kāi)挖輪廓線以外，為施工作業(yè)提供便利條件；采取短進(jìn)尺、多鉆眼、少裝藥的微震動(dòng)控制爆破開(kāi)挖，降低爆破沖擊波對(duì)圍巖的擾動(dòng)，改善開(kāi)挖效果，減少掉塊、坍塌；初期支護(hù)施做完畢后，施做徑向小導(dǎo)管，前期用做泄水孔泄水，減緩承壓水對(duì)初期支護(hù)的破壞作用，一旦初期支護(hù)變形開(kāi)裂或即將襯砌前，則通過(guò)徑向小導(dǎo)管進(jìn)行徑向注漿加固圍巖并再次堵水。
總之，本發(fā)明針對(duì)承壓水的特點(diǎn)采取“探—泄—堵—排—堵”系列措施，有效控制了承壓水的危害及破壞作用，改善了施工條件，確保了施工質(zhì)量和施工安全，提高了施工進(jìn)度；同時(shí)本方法針對(duì)變質(zhì)巖的巖性特點(diǎn)采取小導(dǎo)管超前注漿和小導(dǎo)管徑向注漿加固圍巖，有效地改善了巖體結(jié)構(gòu)，提高了圍巖自穩(wěn)能力；采取短進(jìn)尺、多鉆眼、少裝藥的微震動(dòng)控制爆破，有效地降低了爆破沖擊波對(duì)圍巖的擾動(dòng)，改善了開(kāi)挖效果，減少了掉塊、坍塌。采取本工法施工后，開(kāi)挖輪廓得到了有效控制，掉塊坍塌降低了發(fā)生頻率縮小了規(guī)模，初期支護(hù)變形開(kāi)裂得到了有效控制，再未進(jìn)行過(guò)二次換拱，基本避免了隧道塌方。采取本工法后平均每延米減少超挖4m3，減少超挖噴射混凝土4m3，減少費(fèi)用約3500元；每延米平均減少處理掉塊坍塌和初期支護(hù)變形開(kāi)裂及塌方費(fèi)用約3000元；每延米平均增加費(fèi)用約5000；合計(jì)每延米平均減少費(fèi)用約1500元，采取本工法不僅降低了費(fèi)用，而且有效地提高了施工質(zhì)量和施工安全，從而也創(chuàng)造了良好的社會(huì)效益，適用于所有變質(zhì)巖承壓水隧道施工。



圖1為本發(fā)明的施工工藝流程方框圖； 圖2為本發(fā)明所述的變質(zhì)巖承壓水隧道三臺(tái)階法施工工序圖； 圖3為本發(fā)明超前探孔及超前泄水孔布置示意圖； 圖4為本發(fā)明監(jiān)控量測(cè)測(cè)點(diǎn)布置圖； 圖5為本發(fā)明變質(zhì)巖承壓水隧道開(kāi)挖面的鉆爆設(shè)計(jì)圖 圖6為圖5中的周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)示意圖； 圖中1-超前探孔；2-超前泄水孔；3-隧道開(kāi)挖輪廓線；4-超前小導(dǎo)管；5-徑向小導(dǎo)管；6-周邊眼；7-導(dǎo)爆索；8-上弧導(dǎo)；9-掏槽眼；10-中導(dǎo)A；11-中導(dǎo)B；12-下導(dǎo)C；13-下導(dǎo)D；14-仰拱E；15-半卷乳化炸藥；16-炮泥；17-非電毫秒雷管。

具體實(shí)施例方式 一種變質(zhì)巖承壓水隧道的施工方法，如圖1所示，包括以下步驟 A初步預(yù)測(cè)圍巖級(jí)別和地下水發(fā)育情況大的或特殊地質(zhì)構(gòu)造以及基本地質(zhì)情況一般都會(huì)在設(shè)計(jì)提供的地質(zhì)資料上標(biāo)明，通過(guò)TSP203地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)對(duì)隧道地質(zhì)分段及時(shí)預(yù)測(cè)，可以相對(duì)準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)到即將施工段落地質(zhì)結(jié)構(gòu)及地下水發(fā)育情況。通過(guò)仔細(xì)分析設(shè)計(jì)地質(zhì)資料和TSP系統(tǒng)預(yù)報(bào)資料得出初步結(jié)論，并為下一步是否實(shí)施或在哪一段采取超前探孔預(yù)測(cè)提供指導(dǎo)意見(jiàn)。由于變質(zhì)巖承壓水隧道節(jié)理密集、圍巖破碎富含裂隙水，TSP系統(tǒng)預(yù)測(cè)范圍有限，為了提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性，要求每80m預(yù)測(cè)一次； B超前探孔準(zhǔn)確預(yù)報(bào)地質(zhì)情況和地下水發(fā)育情況依據(jù)初步預(yù)測(cè)結(jié)論，針對(duì)有承壓水或富水地段以及地質(zhì)復(fù)雜地段采取水平鉆機(jī)進(jìn)行超前鉆孔探測(cè)，通過(guò)巖芯取樣準(zhǔn)確判定圍巖巖性、結(jié)構(gòu)特征，通過(guò)探孔出水量準(zhǔn)確判定地下水發(fā)育情況及其壓力狀況，從而為隧道采取何種施工方法、何種支護(hù)形式和支護(hù)參數(shù)以及是否采取超前鉆孔泄水作出準(zhǔn)確判定，超前探孔1采用RPD-150C鉆探機(jī)Φ110mm鉆頭進(jìn)行鉆探，每50m鉆探一次，每次鉆探60m，所述RPD-150C鉆探機(jī)為現(xiàn)有公知設(shè)備； C超前鉆孔泄水降壓依據(jù)超前鉆孔探測(cè)結(jié)果對(duì)富水及承壓水地段采取超前鉆孔泄水降壓，也可進(jìn)一步探明地質(zhì)情況為施工提供指導(dǎo)依據(jù)，超前泄水孔2采用XY-2PC鉆探機(jī)Φ91mm鉆頭進(jìn)行鉆孔，每25m鉆孔一次，鉆孔深度30m，每次鉆孔3～7個(gè)，超前探孔及超前泄水孔布置位置布置見(jiàn)圖3，依據(jù)泄水孔出水量和水壓決定泄水孔個(gè)數(shù)，起初可先鉆3個(gè)孔，如果出水量大的話，再接著鉆4個(gè)孔，所述XY-2PC鉆探機(jī)為現(xiàn)有公知設(shè)備； D超前小導(dǎo)管注漿固結(jié)圍巖并堵水在洞身拱部120～180范圍內(nèi)沿隧道開(kāi)挖輪廓線3施做超前小導(dǎo)管4，注水泥-水玻璃雙液漿，一方面固結(jié)圍巖提高圍巖自穩(wěn)能力，另為形成注漿固結(jié)圈可將拱部大部分地下水堵到開(kāi)挖輪廓線以外，為下步施工作業(yè)提供便利條件。超前注漿小導(dǎo)管采用Φ42*4無(wú)縫鋼管加工成錐形花管，長(zhǎng)度不小于250cm，環(huán)向間距30cm，環(huán)與環(huán)水平搭接不小于100cm。水泥-水玻璃雙液漿參數(shù)∶水泥漿液水灰重量比為1∶1，灰漿水玻璃體積比為1∶0.8，水玻璃模數(shù)m＝2.4～3.4，濃度Be＝30～40，注漿壓力控制在0.5～1.0MPa，漿液擴(kuò)散半徑不小于30cm；上述漿液配比及注漿參數(shù)是申請(qǐng)人經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期工程實(shí)踐及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)所得來(lái)的，保證了注漿效果，圍巖固結(jié)及堵水效果很好； E選擇洞身開(kāi)挖方式并確定初期支護(hù)形式經(jīng)過(guò)超前鉆孔泄水和小導(dǎo)管超前注漿，變質(zhì)巖承壓水隧道按三臺(tái)階法或上弧導(dǎo)預(yù)留核心土三臺(tái)階法進(jìn)行施工，同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)形式的初期支護(hù)；初期支護(hù)采用I18以上型鋼鋼架，間距80～100cm；系統(tǒng)錨桿采用長(zhǎng)度不小于

中空注漿錨桿，80×80cm梅花形布置；

連接筋環(huán)向間距100cm，沿鋼架內(nèi)外兩側(cè)交錯(cuò)布置；鋼筋網(wǎng)采用

鋼筋加工，網(wǎng)格15×15cm；采用C25噴射混凝土，厚度不小于20cm。初期支護(hù)參數(shù)也可按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)施做，但不得低于上述指標(biāo)。開(kāi)挖和支護(hù)要嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行施做，確保施工質(zhì)量。
上述三臺(tái)階法施工工序如下，如圖2所示 a、當(dāng)小導(dǎo)管超前預(yù)注漿強(qiáng)度達(dá)到后，按“短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)”的施工原則，開(kāi)挖上弧導(dǎo)8，并施做初期支護(hù)I部，循環(huán)進(jìn)尺80～100cm； b、上弧導(dǎo)超前3～5m開(kāi)始中導(dǎo)施工，交錯(cuò)開(kāi)挖中導(dǎo)A和中導(dǎo)B，并施做中導(dǎo)初期支護(hù)II部和III部，左右兩部先后交錯(cuò)不得小于2m，每次施工長(zhǎng)度不得超過(guò)兩榀拱架(160～200cm)； c、中導(dǎo)超前3～5m開(kāi)始下導(dǎo)施工，交錯(cuò)開(kāi)挖下導(dǎo)C和下導(dǎo)D，并施做中導(dǎo)初期支護(hù)IV部和V部，左右兩部先后交錯(cuò)不得小于2m，每次施工長(zhǎng)度不得超過(guò)兩榀拱架(160～200cm)； F施做徑向小導(dǎo)管為了防止初期支護(hù)將出水通道封住，使水壓增大，造成初期支護(hù)變形開(kāi)裂，在初期支護(hù)施做完畢后施做徑向小導(dǎo)管5；徑向小導(dǎo)管采用Φ42*4無(wú)縫鋼管加工成錐形花管，長(zhǎng)度不小于250cm，2.5×2.5m梅花形布置。徑向小導(dǎo)管前期作為泄水孔泄水，初期支護(hù)一旦開(kāi)裂或即將襯砌，則通過(guò)小導(dǎo)管注水泥-水玻璃雙液漿，進(jìn)一步加固圍巖并堵水，漿液配合比及注漿壓力按超前小導(dǎo)管預(yù)注漿執(zhí)行； G開(kāi)挖仰拱并澆筑仰拱混凝土洞身開(kāi)挖支護(hù)完成后，即時(shí)進(jìn)行仰拱E(14)施工，仰拱施工一次開(kāi)挖和澆筑混凝土VI長(zhǎng)度不得超過(guò)6m，仰拱初期支護(hù)、仰拱和仰拱填充混凝土要分層整幅澆筑，仰拱各項(xiàng)施工工藝和技術(shù)指標(biāo)必須滿足設(shè)計(jì)或規(guī)范要求； H施做二次襯砌VII仰拱施工完畢襯砌前，通過(guò)小導(dǎo)管灌注步驟D中所述的水泥-水玻璃雙液漿，進(jìn)一步加固圍巖并堵水。鋪防水板前對(duì)滲水量大的部位采取鋪掛PE排水板和排水盲管進(jìn)行集中引排。防水板采用厚度不小于1.5mm的PVC復(fù)合防水板，嚴(yán)格控制防水板施工工藝，嚴(yán)防鋼筋等尖銳物件刺破防水板，確保防水板施工質(zhì)量，嚴(yán)防二次襯砌滲漏水。二次襯砌混凝土采用全斷面液壓襯砌臺(tái)車整體澆筑。襯砌各項(xiàng)施工工藝和技術(shù)指標(biāo)必須滿足設(shè)計(jì)或規(guī)范要求； I爆破開(kāi)挖變質(zhì)巖承壓水隧道開(kāi)挖面采用三臺(tái)階微震動(dòng)控制爆破法(即按照上弧導(dǎo)、中導(dǎo)、下導(dǎo)三個(gè)臺(tái)階)開(kāi)挖，鉆爆設(shè)計(jì)時(shí)，沿開(kāi)挖輪廓線布置的所有周邊眼6采用導(dǎo)爆索7串聯(lián)，周邊眼采用間隔裝藥形式，如圖5所示，標(biāo)有13的周邊眼裝藥，不標(biāo)數(shù)字的周邊眼只放導(dǎo)爆索，周邊眼按照?qǐng)D6所示進(jìn)行裝藥，按照上述鉆爆設(shè)計(jì)圖的裝藥表如下表1所示；上弧導(dǎo)8爆破時(shí)，根據(jù)上弧導(dǎo)斷面輪廓形式布置掏槽眼9，如圖5所示，標(biāo)有數(shù)字3、5、7的炮眼為掏槽眼，由圖可知，其布置形式以上弧導(dǎo)中心的空眼為中心、向其兩側(cè)分散對(duì)稱布置，并且由內(nèi)向外以3個(gè)掏槽眼、2兩個(gè)掏槽眼和1個(gè)掏槽眼的排列形式布置，形成與上弧導(dǎo)斷面輪廓相吻合的形狀，采用此種鉆爆設(shè)計(jì)，既可降低用藥量，降低爆破波對(duì)圍巖的擾動(dòng)，又能取得最佳爆破效果。
表1

在上述工藝過(guò)程中，監(jiān)控測(cè)量工作必須緊跟開(kāi)挖、支護(hù)作業(yè)進(jìn)行布點(diǎn)和監(jiān)測(cè)，量測(cè)數(shù)據(jù)運(yùn)用工程類比法及時(shí)分析、反饋，調(diào)整支護(hù)參數(shù)，以保證施工和結(jié)構(gòu)安全，具體做法如下 在變質(zhì)巖承壓水隧道施工時(shí)每隔10m布一組量測(cè)斷面，每個(gè)斷面布置一個(gè)拱頂下沉量測(cè)點(diǎn)和兩條水平凈空收斂量測(cè)基線。測(cè)點(diǎn)布置如圖4所示，其中a為拱頂下沉量測(cè)點(diǎn)，b、c分別為兩條水平凈空收斂量測(cè)基線。
凈空水平收斂量測(cè)和拱頂下沉量測(cè)采用相同的量測(cè)頻率，量測(cè)頻率見(jiàn)表2，實(shí)際量測(cè)頻率從表中根據(jù)變形速度和距開(kāi)挖工作面距離選擇較高的一個(gè)量測(cè)頻率。水平收斂量測(cè)采用激光斷面儀進(jìn)行量測(cè)，開(kāi)挖后按要求迅速安裝測(cè)點(diǎn)并編號(hào)，在開(kāi)挖后12h內(nèi)讀取初讀數(shù)。拱頂下沉量測(cè)采用激光斷面儀和精密水準(zhǔn)儀、收斂計(jì)、銦瓦尺進(jìn)行量測(cè)，噴射混凝土后迅速在拱頂設(shè)點(diǎn)。
表2
為了進(jìn)一步證明該施工方法的有益效果，申請(qǐng)人列舉以下工程實(shí)例加以證明 張集鐵路舊堡隧道位于陰山東西復(fù)雜構(gòu)造帶南部，中朝準(zhǔn)地臺(tái)燕山沉降帶與內(nèi)蒙古地軸分界處。在地質(zhì)歷史上經(jīng)歷了前震旦紀(jì)、中生代及新生代三期較明顯的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的疊加造成地質(zhì)構(gòu)造極其復(fù)雜。洞身范圍均為太古界變質(zhì)巖，以麻粒巖和淺粒巖為主，局部侵入花崗偉晶巖及輝綠巖巖脈。因原巖成分的差異及遭受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，致使構(gòu)造節(jié)理裂隙發(fā)育程度不同，加之多期巖脈的侵入和斷裂的切割阻隔作用，形成了部分地段和層位含水及隔水構(gòu)造，從而形成了承壓含水層。隧道圍巖特點(diǎn)是節(jié)理裂隙發(fā)育，節(jié)理面密集、光滑，巖石呈塊狀或碎塊狀壓碎結(jié)構(gòu)，巖石單體強(qiáng)度高，且?jiàn)A雜薄層軟弱充填物，圍巖整體性差，自穩(wěn)能力弱，多層承壓水造成洞身開(kāi)挖后就出水并逐漸變大或開(kāi)挖后當(dāng)時(shí)沒(méi)水過(guò)幾天出水并逐漸變大。
上述張集鐵路舊堡隧道為變質(zhì)巖承壓水隧道，在施工過(guò)程中采用傳統(tǒng)施工方法，存在本發(fā)明背景技術(shù)中所記載的問(wèn)題。而采用本發(fā)明所述的方法后，開(kāi)挖輪廓得到了有效控制，掉塊坍塌降低了發(fā)生頻率縮小了規(guī)模，初期支護(hù)變形開(kāi)裂得到了有效控制，再未進(jìn)行過(guò)二次換拱，基本避免了隧道塌方。張集鐵路舊堡隧道按本工法組織施工的變質(zhì)巖承壓水隧道累計(jì)長(zhǎng)度為5385m，累計(jì)減少費(fèi)用約807萬(wàn)元。
權(quán)利要求
1.一種變質(zhì)巖承壓水隧道的施工方法，其特征是包括以下步驟
A初步預(yù)測(cè)圍巖級(jí)別和地下水發(fā)育情況；
B超前探孔準(zhǔn)確預(yù)報(bào)地質(zhì)情況和地下水發(fā)育情況依據(jù)初步預(yù)測(cè)結(jié)論，針對(duì)有承壓水或富水地段以及地質(zhì)復(fù)雜地段采取水平鉆機(jī)進(jìn)行超前鉆孔探測(cè)，通過(guò)巖芯取樣準(zhǔn)確判定圍巖巖性、結(jié)構(gòu)特征，通過(guò)探孔出水量準(zhǔn)確判定地下水發(fā)育情況及其壓力狀況，超前探孔(1)采用RPD-150C鉆探機(jī)Φ110mm鉆頭進(jìn)行鉆探，每50m鉆探一次，每次鉆探60m；
C超前鉆孔泄水降壓依據(jù)超前鉆孔探測(cè)結(jié)果對(duì)富水及承壓水地段采取超前鉆孔泄水降壓，超前泄水孔(2)采用XY-2PC鉆探機(jī)Φ91mm鉆頭進(jìn)行鉆孔，每25m鉆孔一次，鉆孔深度30m，每次鉆孔3～7個(gè)；
D超前小導(dǎo)管注漿固結(jié)圍巖并堵水在洞身拱部120°～180°范圍內(nèi)沿隧道開(kāi)挖輪廓線(3)施做超前小導(dǎo)管(4)，注水泥-水玻璃雙液漿，水泥-水玻璃雙液漿參數(shù)水泥漿液水灰重量比為1∶1，灰漿水玻璃體積比為1∶0.8，水玻璃模數(shù)m＝2.4～3.4，濃度Be＝30～40，注漿壓力控制在0.5～1.0MPa，漿液擴(kuò)散半徑不小于30cm；
E選擇洞身開(kāi)挖方式并確定初期支護(hù)形式經(jīng)過(guò)超前鉆孔泄水和小導(dǎo)管超前注漿，變質(zhì)巖承壓水隧道按三臺(tái)階法或上弧導(dǎo)預(yù)留核心土三臺(tái)階法進(jìn)行施工，同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)形式的初期支護(hù)；
F施做徑向小導(dǎo)管施做徑向小導(dǎo)管在初期支護(hù)施做完畢后施做徑向小導(dǎo)管(5)；
G開(kāi)挖仰拱并澆筑仰拱混凝土洞身開(kāi)挖支護(hù)完成后，即時(shí)進(jìn)行仰拱E施工，仰拱施工一次開(kāi)挖和澆筑混凝土長(zhǎng)度不得超過(guò)6m；
H施做二次襯砌仰拱施工完畢襯砌前，通過(guò)小導(dǎo)管灌注步驟D中所述的水泥-水玻璃雙液漿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變質(zhì)巖承壓水隧道的施工方法，其特征是變質(zhì)巖承壓水隧道開(kāi)挖面采用三臺(tái)階微震動(dòng)控制爆破法開(kāi)挖，鉆爆設(shè)計(jì)時(shí)，沿開(kāi)挖輪廓線布置的所有周邊眼(6)采用導(dǎo)爆索(7)串聯(lián)，周邊眼采用間隔裝藥形式；上弧導(dǎo)(8)爆破時(shí)，根據(jù)上弧導(dǎo)斷面輪廓形式布置掏槽眼(9)。
全文摘要
本發(fā)明涉及隧道工程施工領(lǐng)域，具體為一種變質(zhì)巖承壓水隧道的施工方法，解決現(xiàn)有方法易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害、開(kāi)挖輪廓難以控制、初期支護(hù)變形開(kāi)裂以及易塌方等問(wèn)題，包括初步預(yù)測(cè)圍巖級(jí)別和地下水發(fā)育情況、超前探孔準(zhǔn)確預(yù)報(bào)地質(zhì)情況和地下水發(fā)育情況、超前鉆孔泄水降壓、超前小導(dǎo)管注漿固結(jié)圍巖并堵水、選擇洞身開(kāi)挖方式并確定初期支護(hù)形式、施做徑向小導(dǎo)管、開(kāi)挖仰拱并澆筑仰拱混凝土、施做二次襯砌等步驟。采取本工法施工后，開(kāi)挖輪廓得到了有效控制，掉塊坍塌降低了發(fā)生頻率縮小了規(guī)模，初期支護(hù)變形開(kāi)裂得到了有效控制，再未進(jìn)行過(guò)二次換拱，基本避免了隧道塌方；降低了費(fèi)用，而且有效地提高了施工質(zhì)量和施工安全，從而也創(chuàng)造了良好的社會(huì)效益。
文檔編號(hào)E21D11/10GK101761346SQ200910261828
公開(kāi)日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者王利民, 趙香萍, 谷孝軍, 張朝亮 申請(qǐng)人:中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司