專利名稱：處理隧道施工初期支護變形過大的加固方法
技術領域：
本發(fā)明屬于隧道施工技術領域，尤其涉及一種隧道的加固方法。
背景技術：
在鉆爆法施工的山嶺隧道或地下工程中，在圍巖較差的洞身地段，由于實際圍巖與設計情況不符，導致施工過程中初期支護變形過大，變形速率過大。為防止塌方，常常采用雙層鋼拱架進行加強支護，即在原“噴混凝土 +鋼拱架”的基礎上，在外層再增加一層或兩層“噴混凝土 +鋼拱架”的支護結(jié)構(gòu)，用以保持圍巖的初步穩(wěn)定。由于新增加的支護結(jié)構(gòu)層侵占了原設計的二次襯砌位置，這便導致二次襯砌結(jié)構(gòu)層過薄，因而無法采用普通混凝土澆注二次襯砌，也難以滿足受力要求。針對該技術問題，目前一般采取拆除侵入二次襯砌設計位置的“噴混凝土 +鋼拱架”的支護結(jié)構(gòu)，再重新施作二次襯砌。在拆除支護結(jié)構(gòu)的鋼拱架前，一般需對圍巖體進行注漿加固，且為避免隧道圍巖的過大擾動，需逐榀用人工拆除鋼拱架，此方法費時費力費料，且存在較大的安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種工藝簡單、操作方便、 加固效果好、成本低、能有效提高隧道施工安全性和經(jīng)濟性的處理隧道施工初期支護變形過大的加固方法。為解決上述技術問題，本發(fā)明提出的技術方案為一種處理隧道施工初期支護變形過大的加固方法，包括以下步驟
(1)增設鋼拱架在隧道施工初期支護結(jié)構(gòu)層變形過大時，在所述支護結(jié)構(gòu)層外側(cè)增設一層或兩層鋼拱架混凝土結(jié)構(gòu)層，使所述鋼拱架混凝土結(jié)構(gòu)層與所述初期支護結(jié)構(gòu)層共同承擔圍巖壓力，形成承載力更大的二次支護結(jié)構(gòu)層；
(2)配制高強粉末混凝土取水泥、硅灰、粉煤灰、納米SiO2、石英粉、石英砂、減水劑和水進行混合，充分攪拌均勻后向混合料中添加鍍銅鋼纖維，配制得到高強粉末混凝土 ；
(3)施作高強粉末混凝土補強結(jié)構(gòu)層在所述二次支護結(jié)構(gòu)層外側(cè)利用襯砌臺車澆注所述的高強粉末混凝土，使所述二次支護結(jié)構(gòu)層外側(cè)形成補強結(jié)構(gòu)層，所述補強結(jié)構(gòu)層的厚度至少為4cm，完成加固施工。作為對上述加固方法的進一步改進，在所述步驟(1)以后、步驟(3)以前，先對所述二次支護結(jié)構(gòu)層與隧道內(nèi)輪廓的距離進行測量，根據(jù)測量結(jié)果，在所測距離大于12cm的作業(yè)面，先掛單層鋼筋網(wǎng)，再噴施混凝土整平，并預留出一定厚度以施工補強結(jié)構(gòu)層。采取這樣的優(yōu)選處理方式不僅能夠保證加固后承載結(jié)構(gòu)的強度，還能大大降低工程造價，提高施工經(jīng)濟效益。上述的處理隧道施工初期支護變形過大的加固方法中，所述補強結(jié)構(gòu)層的厚度優(yōu)選不超過12cm。上述的處理隧道施工初期支護變形過大的加固方法中，所述水泥、硅灰、粉煤灰、納米SiO2、石英粉、石英砂和減水劑的質(zhì)量配比優(yōu)選為 水泥 100份硅灰 20 30份粉煤灰10 12份納米SiO2 0. 1 0. 12份石英粉18 22份石英砂110 130份減水劑1. 5 1. 8份。上述的處理隧道施工初期支護變形過大的加固方法中，所述水泥和硅灰的總質(zhì)量與所述水的質(zhì)量比優(yōu)選為5 6。上述的處理隧道施工初期支護變形過大的加固方法中，所述鍍銅鋼纖維的添加量優(yōu)選按所述混合料體積的1% 3%計。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明利用原施作的支護結(jié)構(gòu)(噴混凝土 + 鋼拱架)和增設的二次支護結(jié)構(gòu)作為隧道的永久承載結(jié)構(gòu)層，再采用高和易性的高強粉末混凝土澆注的薄層結(jié)構(gòu)作為永久承載結(jié)構(gòu)的補強結(jié)構(gòu)層，由于該補強結(jié)構(gòu)層具有很高的抗壓和抗彎折能力，其與永久承載結(jié)構(gòu)層共同作為隧道加固用的承載結(jié)構(gòu)，該承載結(jié)構(gòu)的密實性好，具有很高的抗?jié)B性，大大提高了隧道承載結(jié)構(gòu)的耐久性。總的來說，本發(fā)明的加固方法不僅工藝簡單、操作方便，而且加固效果非常理想，施工成本較低，能夠大大提高隧道施工和運營過程中的安全性。


圖1為本發(fā)明實施例中經(jīng)加固方法加固后得到的承載結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2為圖1中A處的局部放大圖。圖例說明
1、支護結(jié)構(gòu)層；2、二次支護結(jié)構(gòu)層；21、第一層鋼拱架混凝土結(jié)構(gòu)層；22、第二層鋼拱架混凝土結(jié)構(gòu)層；3、補強結(jié)構(gòu)層；4、二襯矮邊墻。
具體實施例方式以下結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步描述。 實施例如圖1、圖2所示，在某一隧道的施工過程中，在拱頂已經(jīng)施作了“噴混凝土 +鋼拱架”的支護結(jié)構(gòu)層1，但是在施工初期由于支護結(jié)構(gòu)層1的變形過大，且變形速率過大，因此以下將采用本發(fā)明的處理隧道施工初期支護變形過大的加固方法進行處理，該加固方法具體包括以下步驟
(1)增設鋼拱架在該隧道施工初期的支護結(jié)構(gòu)層1變形過大時，在支護結(jié)構(gòu)層1外側(cè)增設兩層鋼拱架混凝土結(jié)構(gòu)層(即第一層鋼拱架混凝土結(jié)構(gòu)層21和第二層鋼拱架混凝土結(jié)構(gòu)層22)，使鋼拱架混凝土結(jié)構(gòu)層支承起支護結(jié)構(gòu)層1，形成承載力更大的二次支護結(jié)構(gòu)層2。
(2)表面處理對二次支護結(jié)構(gòu)層2與隧道內(nèi)輪廓的距離進行測量，根據(jù)測量結(jié)果，在所測距離大于12cm的作業(yè)面，先掛單層鋼筋網(wǎng)(Φ6πιπι)，再噴施C20混凝土整平，并預留IOcm 12cm的補強結(jié)構(gòu)層澆注厚度；在距離小于km的作業(yè)面，則鑿除部分噴施的C20 混凝土，以保證補強結(jié)構(gòu)層3澆注的厚度至少為km。(3)配制高強粉末混凝土 按以下質(zhì)量份數(shù)取水泥、硅灰、粉煤灰、納米SiO2、石英粉、石英砂、減水劑和水進行混合
水泥 100份硅灰 20份粉煤灰10份納米SW2 ο. ι份石英粉20份石英砂110份減水劑1. 5份水 20份；
充分攪拌均勻后向混合料中添加鍍銅鋼纖維，鍍銅鋼纖維的添加量按上述混合料體積的洲計，配制得到高強粉末混凝土，本發(fā)明方法制得的高強粉末混凝土的主要性能參數(shù)指標如下
坍落度 260 mm 沘0 mm 坍落擴展度600 mm 800 mm 表觀密度MOO kg/m3 洸00 kg/m3 抗壓強度彡120Mpa 抗折強度彡20Mpa 彈性模量彡40GPa 抗?jié)B等級》P500 抗凍等級》F600 電通量 彡40C
不燃性 符合GB8624A級不燃性建材。(4)澆注高強粉末混凝土 利用隧道二襯臺車在上述二次支護結(jié)構(gòu)層2外側(cè)噴施灌注配制好的高強粉末混凝土，在不侵入隧道建筑限界的情況下，使二次支護結(jié)構(gòu)層2外側(cè)形成補強結(jié)構(gòu)層3，補強結(jié)構(gòu)層3的厚度為6cm，完成加固施工，得到如圖1、圖2所示的隧道加固用承載結(jié)構(gòu)，整個承載結(jié)構(gòu)由隧道底部的二襯矮邊墻4承托，并與二襯矮邊墻4澆注成一整體。在該承載結(jié)構(gòu)的兩端和中間位置可各設置一道環(huán)向排水管。
權(quán)利要求
1.一種處理隧道施工初期支護變形過大的加固方法，包括以下步驟(1)增設鋼拱架在隧道施工初期支護結(jié)構(gòu)層變形過大時，在所述支護結(jié)構(gòu)層外側(cè)增設一層或兩層鋼拱架混凝土結(jié)構(gòu)層，使所述鋼拱架混凝土結(jié)構(gòu)層與所述初期支護結(jié)構(gòu)層共同承擔圍巖壓力，形成承載力更大的二次支護結(jié)構(gòu)層；(2)配制高強粉末混凝土取水泥、硅灰、粉煤灰、納米SiO2、石英粉、石英砂、減水劑和水進行混合，充分攪拌均勻后向混合料中添加鍍銅鋼纖維，配制得到高強粉末混凝土 ；(3)施作高強粉末混凝土補強結(jié)構(gòu)層在所述二次支護結(jié)構(gòu)層外側(cè)利用襯砌臺車澆注所述的高強粉末混凝土，使所述二次支護結(jié)構(gòu)層外側(cè)形成補強結(jié)構(gòu)層，所述補強結(jié)構(gòu)層的厚度至少為4cm，完成加固施工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理隧道施工初期支護變形過大的加固方法，其特征在于 在所述步驟(1)以后、步驟(3)以前，先對所述二次支護結(jié)構(gòu)層與隧道內(nèi)輪廓的距離進行測量，根據(jù)測量結(jié)果，在所測距離大于12cm的作業(yè)面，先掛單層鋼筋網(wǎng)，再噴施混凝土整平。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理隧道施工初期支護變形過大的加固方法，其特征在于 所述補強結(jié)構(gòu)層的厚度不超過12cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的處理隧道施工初期支護變形過大的加固方法，其特征在于，所述水泥、硅灰、粉煤灰、納米SiO2、石英粉、石英砂和減水劑的質(zhì)量配比為水泥 100份硅灰 20 30份粉煤灰10 12份納米SiO2 0. 1 0. 12份石英粉18 22份石英砂110 130份減水劑1. 5 1. 8份。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的處理隧道施工初期支護變形過大的加固方法，其特征在于， 所述水泥和硅灰的總質(zhì)量與所述水的質(zhì)量比5 6。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的處理隧道施工初期支護變形過大的加固方法，其特征在于， 所述鍍銅鋼纖維的添加量按所述混合料體積的1% 3%計。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種處理隧道施工初期支護變形過大的加固方法，包括以下步驟先在支護結(jié)構(gòu)層外側(cè)增設鋼拱架混凝土結(jié)構(gòu)層，使其與初期支護結(jié)構(gòu)層共同承擔圍巖壓力，形成承載力更大的二次支護結(jié)構(gòu)層；再取水泥、硅灰、粉煤灰、納米SiO2、石英粉、石英砂、減水劑和水進行混合，充分攪拌均勻后向混合料中添加鍍銅鋼纖維，配制得到高強粉末混凝土；最后在二次支護結(jié)構(gòu)層外側(cè)利用襯砌臺車澆注高強粉末混凝土，使二次支護結(jié)構(gòu)層外側(cè)形成至少為4cm厚的補強結(jié)構(gòu)層，完成加固施工。本發(fā)明的加固方法工藝簡單、操作方便、加固效果好、成本低、能有效提高隧道施工的安全性和經(jīng)濟性。
文檔編號E21D11/10GK102182474SQ20111011976
公開日2011年9月14日 申請日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月10日
發(fā)明者侯興杰, 傅立新, 劉經(jīng)永, 戴偉, 敬瑾, 易震宇, 符飛躍, 羅波, 荊冰寅, 蔣正華, 黃謀昭 申請人:湖南省交通規(guī)劃勘察設計院