專利名稱：用于高地應(yīng)力軟巖隧道正臺(tái)階法開挖的地應(yīng)力釋放方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高地應(yīng)力軟巖隧道應(yīng)力釋放技術(shù)，主要提出一種用于高地應(yīng)力軟巖隧道正臺(tái)階法開挖的地應(yīng)力釋放方法。
背景技術(shù)：
采用正臺(tái)階法施工的高地應(yīng)力軟巖隧道，在施工過程中隧道易發(fā)生大的變形，導(dǎo)致隧道邊界侵限，甚至隧道坍塌。正臺(tái)階法是隧道的施工方法之一，施工時(shí)將整個(gè)坑道斷面分為幾層，由上向下分部進(jìn)行開挖，每層開挖面的前后保持一定距離而形成幾個(gè)正臺(tái)階。正臺(tái)階依照上下位置分別命名為上臺(tái)階和下臺(tái)階。地應(yīng)力是指巖體在自然狀態(tài)下存在于巖體中各個(gè)位置及各個(gè)方向的應(yīng)力空間分布狀態(tài)。高地應(yīng)力是指地應(yīng)力的水平初始應(yīng)力分量大大超過垂直初始應(yīng)力分量的情況。軟巖是軟弱巖石的簡稱，是指單軸抗壓強(qiáng)度小于30MPa 的巖石。以往高地應(yīng)力軟巖隧道的變形控制方法，多采用增大拱架型號(hào)、增加錨索或錨桿長度等措施。這些措施不但浪費(fèi)材料經(jīng)濟(jì)性差，并且變形控制能力有限，當(dāng)?shù)貞?yīng)力的強(qiáng)度大于支護(hù)體系的強(qiáng)度時(shí)依然會(huì)發(fā)生大變形情況。在以往的施工中也有少數(shù)工程使用過超前鉆孔方法對(duì)高地應(yīng)力軟巖隧道的變形進(jìn)行控制，但是由于鉆孔位置設(shè)計(jì)、鉆孔直徑、鉆孔設(shè)備選取等幾個(gè)方面不夠合理，導(dǎo)致此前的超前鉆孔方法，鉆孔數(shù)量多，應(yīng)力釋放效率低，施工效率低，難以形成生產(chǎn)力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種用于高地應(yīng)力軟巖隧道正臺(tái)階法開挖的地應(yīng)力釋放方法，使其能達(dá)到有效控制高地應(yīng)力隧道圍巖變形的目的，為后續(xù)的隧道開挖提供安全保證。本發(fā)明為完成上述發(fā)明任務(wù)采用以下技術(shù)方案
一種用于高地應(yīng)力軟巖隧道正臺(tái)階法開挖的地應(yīng)力釋放方法，在隧道的上部進(jìn)行開挖形成上臺(tái)階后，沿隧道開挖的方向，在上臺(tái)階的掌子面鉆設(shè)若干個(gè)鉆孔，使地應(yīng)力作用在這些鉆孔上，鉆孔在發(fā)生變形的過程中消耗地應(yīng)力的能量，對(duì)地應(yīng)力進(jìn)行釋放，其具體步驟如下
a、先對(duì)隧道開挖面的上部進(jìn)行開挖形成上臺(tái)階，然后對(duì)上臺(tái)階進(jìn)行平整，為鉆機(jī)提供適合的作業(yè)平臺(tái)；
b、在所述的上臺(tái)階上進(jìn)行立拱、鉆設(shè)錨桿、噴射混凝土的初期支護(hù)工序，以確保鉆孔期間隧道的安全；
C、鉆機(jī)就位，沿隧道開挖的方向，在上臺(tái)階的掌子面鉆設(shè)若干個(gè)鉆孔，鉆孔直徑為 200mm，鉆孔深度為15m 30m，孔間距為250mnT400mm ；
d、完成全部應(yīng)力釋放鉆孔的鉆設(shè)，保證地應(yīng)力釋放時(shí)間最少1天；
e、地應(yīng)力釋放完成后，沿鉆孔的長度方向進(jìn)行隧道開挖直至鉆孔的前端；隧道開挖時(shí)， 上部和下部同時(shí)進(jìn)行，保持上臺(tái)階；f、重復(fù)初期支護(hù)、鉆孔、應(yīng)力釋放，隧道開挖步驟，如此反復(fù)，至隧道開挖完成。本發(fā)明提出的用于高地應(yīng)力軟巖隧道正臺(tái)階法開挖的地應(yīng)力釋放方法，通過在施工形成上臺(tái)階之后，在上臺(tái)階鉆設(shè)鉆孔，使地應(yīng)力作用在這些鉆孔上，鉆孔在發(fā)生變形的過程中消耗地應(yīng)力的能量，對(duì)地應(yīng)力進(jìn)行釋放，以達(dá)到有效控制高地應(yīng)力隧道圍巖變形的目的，為后續(xù)的隧道開挖提供安全保證。


圖1為本發(fā)明進(jìn)行地應(yīng)力釋放的狀態(tài)平面示意圖。圖2為本發(fā)明進(jìn)行地應(yīng)力釋放的狀態(tài)剖面示意圖。圖中1、上臺(tái)階，2、下臺(tái)階，3、鉆孔，4、上臺(tái)階掌子面，5、鉆機(jī)作業(yè)平臺(tái)。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明
如圖1、圖2所示，一種用于高地應(yīng)力軟巖隧道正臺(tái)階法開挖的地應(yīng)力釋放方法，在隧道施工形成上臺(tái)階1后，在隧道開挖的方向上鉆設(shè)若干個(gè)鉆孔3，使地應(yīng)力作用在這些鉆孔上，鉆孔在發(fā)生變形的過程中消耗地應(yīng)力的能量，對(duì)地應(yīng)力進(jìn)行釋放，其具體步驟如下
a、先對(duì)開挖面的上部進(jìn)行開挖形成上臺(tái)階1，然后對(duì)上臺(tái)階1進(jìn)行平整，為鉆機(jī)提供適合的作業(yè)平臺(tái)5 ；
b、在所述的上臺(tái)階1上進(jìn)行立拱、鉆設(shè)錨桿、噴射混凝土初期支護(hù)工序，以確保鉆孔期間隧道的安全；
c、鉆機(jī)就位，沿隧道開挖的方向，在上臺(tái)階的掌子面4鉆設(shè)若干個(gè)鉆孔3，鉆孔直徑為 200mm，鉆孔深度為25m，孔間距為300mm ；
d、完成全部應(yīng)力釋放鉆孔的鉆設(shè)，保證地應(yīng)力釋放時(shí)間36小時(shí)；
e、地應(yīng)力釋放完成后，沿鉆孔的長度方向進(jìn)行隧道開挖直至鉆孔前端；隧道開挖時(shí)，上部和下部同時(shí)進(jìn)行，保持上臺(tái)階；
f、重復(fù)步驟b、c、d、e,至隧道開挖完成。
權(quán)利要求
1. 一種用于高地應(yīng)力軟巖隧道正臺(tái)階法開挖的地應(yīng)力釋放方法，其特征在于在隧道的上部進(jìn)行開挖形成上臺(tái)階(1)后，沿隧道開挖的方向，在上臺(tái)階的掌子面(4)鉆設(shè)若干個(gè)鉆孔(3)，使地應(yīng)力作用在這些鉆孔上，鉆孔在發(fā)生變形的過程中消耗地應(yīng)力的能量，對(duì)地應(yīng)力進(jìn)行釋放；其具體步驟如下a、先對(duì)隧道開挖面的上部進(jìn)行開挖形成上臺(tái)階(1)，然后對(duì)上臺(tái)階(1)進(jìn)行平整，為鉆機(jī)提供適合的作業(yè)平臺(tái)(5);b、在所述的上臺(tái)階上進(jìn)行立拱、鉆設(shè)錨桿、噴射混凝土的初期支護(hù)工序，以確保鉆孔期間隧道的安全；C、鉆機(jī)就位，沿隧道開挖的方向，在上臺(tái)階的掌子面(4)鉆設(shè)若干個(gè)鉆孔(3)，鉆孔直徑為200mm，鉆孔深度為15m 30m，孔間距為250mnT400mm ；d、完成全部應(yīng)力釋放鉆孔的鉆設(shè)，保證地應(yīng)力釋放時(shí)間最少1天；e、地應(yīng)力釋放完成后，沿鉆孔的長度方向進(jìn)行隧道開挖直至鉆孔的前端；隧道開挖時(shí)， 上部和下部同時(shí)進(jìn)行，保持上臺(tái)階(1)；f、重復(fù)初期支護(hù)、鉆孔、應(yīng)力釋放，隧道開挖步驟，如此反復(fù)，至隧道開挖完成。
全文摘要
本發(fā)明屬于高地應(yīng)力軟巖隧道應(yīng)力釋放技術(shù)，提出的一種用于高地應(yīng)力軟巖隧道正臺(tái)階法開挖的地應(yīng)力釋放方法，在隧道的上部進(jìn)行開挖形成上臺(tái)階(1)后，沿隧道開挖的方向，在上臺(tái)階的掌子面(4)鉆設(shè)若干個(gè)鉆孔(3)，使地應(yīng)力作用在這些鉆孔上，鉆孔在發(fā)生變形的過程中消耗地應(yīng)力的能量，對(duì)地應(yīng)力進(jìn)行釋放。本發(fā)明達(dá)到了有效控制高地應(yīng)力隧道圍巖變形的目的，并為后續(xù)的隧道開挖提供安全保證。
文檔編號(hào)E21D9/10GK102155239SQ20111009500
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者唐紹武, 張文強(qiáng), 張文新, 李建偉, 李治國, 洪開榮, 蔣永強(qiáng), 鄒翀, 高攀 申請(qǐng)人:中鐵隧道集團(tuán)有限公司