專利名稱：富水極破碎圍巖隧道塌方段圍巖控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一項富水極破碎圍巖隧道塌方段圍巖控制方法，屬于隧道及地下工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國交通建設(shè)的快速發(fā)展，山嶺隧道占據(jù)的比重越來越大。受復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造條件及地形地貌因素的影響，我國山嶺隧道工程經(jīng)常穿過斷裂破碎帶及溶腔堆積體等極松散巖體。在地下水、地應(yīng)力及松散圍巖體破碎結(jié)構(gòu)綜合作用下，常因工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件突變、或支護結(jié)構(gòu)及強度設(shè)計不足而造成初期支護變形開裂破壞，引發(fā)大規(guī)模塌方事故。塌方堆積物在隧道內(nèi)形成由塌方口向兩側(cè)延伸數(shù)米至數(shù)十米的穩(wěn)定錐形堆積體；堆積體內(nèi)包含大量地下水體及泥、砂、孤石等堆積物，輕者影響隧道施工安全，影響工期；重者導(dǎo)致人員傷亡。注漿法是隧道塌方行之有效的處治方法，現(xiàn)有方法主要包括地面注漿及隧道內(nèi)注漿。地面注漿工程主要針對淺埋隧道，且塌方對地表有顯著影響，產(chǎn)生冒頂?shù)氖鹿实奶幹?，但受制于?fù)雜地表環(huán)境，施工運輸條件差，工期較長，而對于埋深較大的隧道引發(fā)的地面塌陷(埋深大于50m)，則地表處治完全無法實施。隧道內(nèi)實施的治理工程以塌方體注漿小導(dǎo)管固結(jié)注漿與塌方段壁后管棚注漿相結(jié)合的聯(lián)合注漿方法為主。這種注漿方式存在嚴重不足:其一，塌方體往往具有結(jié)構(gòu)松散、富泥、飽水的特征，風動鑿巖機難以成孔，不利于打入注漿小導(dǎo)管，同時受風動鑿巖機極限作業(yè)能力及塌方體內(nèi)硬巖孤石的限制(硬巖孤石阻礙了小導(dǎo)管下入)，注漿小導(dǎo)管無法達到設(shè)計深度而影響充填固結(jié)效果；其二，管棚長度及外插角較小，注漿壓力較低，造成塌方段圍巖加固圈范圍及強度有限，難以抵抗圍壓側(cè)向壓力。開挖輪廓難以控制，初期支護變形開裂，換拱頻繁，造成圍巖側(cè)向侵限嚴重，大者可達數(shù)米，最終引發(fā)二次塌方，甚至發(fā)展為破壞強烈的突水突泥，嚴重拖延工期及造成巨大的經(jīng)濟損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對富水斷層破碎帶或巖溶塌腔堆積體圍巖隧道塌方的處理方法存在的治理效果不理想、初期支護變形開裂嚴重及易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害等問題，提供了一種富水極破碎圍巖隧道塌方段圍巖綜合控制方法。本方法是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:富水極破碎圍巖隧道塌方段圍巖控制方法，包括以下步驟:A.塌方致災(zāi)因素及成災(zāi)程度探查分析；B.堆積體暴露面穩(wěn)固及深部排水泄壓:采用錨噴混凝土 +掛網(wǎng)方式對堆積體暴露面進行封閉，同時依據(jù)探測結(jié)果，針對關(guān)鍵富水區(qū)施工深部引水泄壓孔，對堆積體內(nèi)部地下水引流泄壓；C.塌方及影響段支護強度強化:在塌方相鄰段采用臨時型鋼支撐+網(wǎng)噴混凝土方式對塌方相鄰段IOlOm范圍內(nèi)形成支護強化段；D.塌方堆積體防突充實加固:根據(jù)掌子面前方堆積體空洞及塌方體范圍的探測結(jié)果，針對堆積體內(nèi)部空腔，施工吹砂鉆孔，進行吹砂充填空腔，并注單液漿固結(jié)進行處理；對極松散堆積體內(nèi)部通過防突注漿孔進行充填固結(jié)；E.非對稱周邊帷幕注漿加固:對塌方區(qū)周邊帷幕加固厚度增加至10m，其他區(qū)域加固圈厚度為5lm，注漿后形成受力平衡、變形協(xié)調(diào)的閉合注漿加固殼；F.注漿加固塌方段開挖方法及初期支護方式確定:注漿區(qū)段采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進行開挖；初期支護采用雙層支護；G.局部補充注漿:緊跟隧道開挖過程，針對探測或者直接揭露的注漿加固盲區(qū)采用導(dǎo)管徑向注漿方式進行補注；H.仰拱開挖及二襯施工:洞身開挖支護完成后，及時進行仰拱施工，并封閉成環(huán)；其后二襯及時跟進，襯砌各項施工工藝和技術(shù)指標必須滿足設(shè)計或規(guī)范要求。上述控制方法具體包括以下步驟:A.塌方致災(zāi)因素及成災(zāi)程度探查分析綜合分析隧道勘察期及施工揭露的地質(zhì)及水文地質(zhì)資料，從地質(zhì)構(gòu)造、巖層巖性、地形地貌及地下水等方面對塌方致災(zāi)因素進行分析；綜合利用物探及鉆孔手段對塌方縱向及橫向成災(zāi)規(guī)模進行探查，尤其是堆積體洞內(nèi)充填形態(tài)、范圍及堆積體內(nèi)地下水富水情況及水壓狀況，為重點治理區(qū)域圈定和治理方案制定提供依據(jù)。B.堆積體暴露面穩(wěn)固及深部排水泄壓為增強塌方堆積體穩(wěn)定性，采用錨噴掛網(wǎng)方式對堆積體暴露面進行封閉，形成堆積體暴露面網(wǎng)噴混凝土封閉體，同時依據(jù)地球物理探測結(jié)果，針對關(guān)鍵富水區(qū)施工超前探孔，對堆積體內(nèi)部地下水引流泄壓，防止堆積體封閉后靜水壓力抬升而造成滲透失穩(wěn)破壞。在塌方體暴露面布設(shè)鋼筋網(wǎng)，并噴射厚40cm的C25混凝土 ；暴露面上布置間排距均為2m、呈梅花型的錨桿，錨桿采用長3m的<p32mm鋼筋，其下部2.5m插入堆積體內(nèi)，尾部與鋼筋網(wǎng)焊接為一體。針對富水區(qū)段及塌方口附近布置3飛根引流泄壓孔，孔深30m，并全程下入(p89mm無縫熱軋鋼花管。引流泄壓鉆孔尾端均安裝高壓閥門，以控制引排水。C.塌方段及影響區(qū)支護強度強化在塌方相鄰段采用臨時型鋼支撐+網(wǎng)噴混凝土方式對塌方相鄰段IOlOm范圍形成支護強化段，可抑制塌方后延和保障注漿加固過程中人員及設(shè)備安全；支護參數(shù)為:25b工字鋼，每榀間距50cm ；C20噴射混凝土厚25cm ;雙層20cmX20cm 0mm鋼筋網(wǎng)。D.塌方堆積體防突充實加固根據(jù)掌子面前方堆積體空洞及塌方體范圍的地球物理探測結(jié)果，針對堆積體內(nèi)部空腔，采用吹砂充填，并注少量42.5R普通水泥單液漿固結(jié)進行處理；通過深孔注漿，對極松散堆積體內(nèi)部進行充填固結(jié)，提高其自穩(wěn)能力及抵抗注漿壓力荷載。吹砂孔及注漿鉆孔采用ZLJ2300B型地質(zhì)鉆機，直徑90mm合金鉆頭施作。吹砂孔全程下入<p89mm無縫熱軋鋼管，通過空壓機泵送細沙，壓力控制在5MPa以內(nèi)，吹砂完成后進行注漿工作；注漿孔設(shè)計深度為2(T30m，起始端下入3m外徑108mm的地質(zhì)管作為孔口管，終孔間距5飛m，并均勻布孔；吹砂孔及注漿孔端部焊接注漿螺絲頭及高壓閥門，以連接注漿設(shè)備；注漿材料采用42.5R普通水泥單液漿，單液漿水灰比(水與42.5R普通水泥質(zhì)量比)為1:1，注漿終壓控制設(shè)計2.5MPa，擴散半徑不小于3m ;充填注漿加固采用前進式分段控制注漿工藝。E.非對稱周邊帷幕注漿加固主體注漿加固工程采用“塌方區(qū)重點治理、圍巖閉合加固”的非對稱式周邊帷幕系統(tǒng)注漿加固方法；塌方區(qū)周邊帷幕加固厚度增加至10m，其他區(qū)域加固圈厚度為5lm，注漿后形成受力平衡、變形協(xié)調(diào)的閉合注漿加固殼。周邊帷幕注漿鉆孔采用海王星90B鉆機施工，鉆孔均勻布置。注漿材料采用單液水泥漿和C-S雙液漿，材料參數(shù)如下:水泥漿水灰比為1:1，為提高水泥漿的早期強度，在單液漿中加入水泥質(zhì)量0.3^0.5%的三乙醇胺；水玻璃濃度在35 42Be之間，模數(shù)為2.3^3.0，42.5R普通水泥單液漿和水玻璃體積比為2:1。注漿工藝采用前進式分段控制注漿工藝。所述前進式分段控制注漿工藝是:先使用無芯地質(zhì)鉆頭在松散圍巖體內(nèi)施工長3.5m的淺孔，下入3m外徑108mm的孔口管并注漿封固，形成孔口管封固段，注漿終壓為5MPa ;利用cp75mm無芯鉆頭掃孔并鉆進至第一注漿段深度，并進行注漿，注漿終壓為2^3MPa ;注漿成后，掃孔并鉆進至第二段注漿段深度，再次注漿，注漿終壓為3 4MP ;依次前進注漿，注漿壓力由外而內(nèi)注漿提高，末段終壓控制在6MPa ;每個注漿段長為5m，采用單液及雙液交替注漿方式。
F.注漿加固塌方段開挖方法及初期支護方式確定注漿區(qū)段采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進行開挖；初期支護采用雙層支護:第一層由118工字鋼鋼支撐，縱向間距0.5m，鋼筋網(wǎng)采用雙層鋼筋網(wǎng)，縱、環(huán)向_，網(wǎng)格20 X 20cm，噴射C20混凝土厚25 30cm ;第二層采用格柵鋼架，格柵鋼架主筋采用O 025鋼筋，截面高度15X 15cm，格柵拱架縱向間距為0.5m ;鋼筋網(wǎng)采用雙層鋼筋網(wǎng)，縱、環(huán)向_，網(wǎng)格20X20cm ；采用<p42注漿小導(dǎo)管作為系統(tǒng)錨桿。G.局部補充注漿緊跟隧道開挖過程，針對探測或者直接揭露的注漿加固盲區(qū)采用(P42小導(dǎo)管徑向注漿方式進行補注。小導(dǎo)管長度為4.5m，環(huán)向間距1.5m，縱向間距為lm，呈梅花型布置，小導(dǎo)管注漿采用42.5R普通水泥單液漿，注漿終壓為2 3MPa。H.仰拱開挖及二襯施工洞身開挖支護完成后，及時進行仰拱施工，并封閉成環(huán)。仰拱施工一次開挖和澆筑混凝土長度不超過4m。仰拱初期支護、仰拱和仰拱填充混凝土要分層整幅澆筑，仰拱各項施工工藝和技術(shù)指標必須滿足設(shè)計或規(guī)范要求。其后二襯及時跟進，襯砌各項施工工藝和技術(shù)指標必須滿足設(shè)計或規(guī)范要求。本發(fā)明在富水極破碎圍巖隧道塌方處治過程中，基于現(xiàn)場勘探，詳細分析隧道勘察及施工過程中揭露的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)資料，并結(jié)合地球物理探測及超前鉆探技術(shù)，綜合分析了致災(zāi)因素及成災(zāi)規(guī)模，為治理方案制定提供基礎(chǔ)資料；通過封閉塌體暴露面、深部引流泄壓及塌方相鄰段支護強度強化等措施，減少了前方承壓水荷載，降低了水壓，增大了堆積體及塌方段圍巖的穩(wěn)定性，為后續(xù)施工降低難度，提高了施工區(qū)間安全系數(shù)；通過塌方堆積體內(nèi)部注漿充填加固，增強了堆積體的自穩(wěn)能力及承載強度，有效防止治理過程中發(fā)生再次塌方；作為加固工程主體的非對稱式周邊帷幕注漿工程，兼顧了塌方重點治理區(qū)及其他區(qū)域的協(xié)調(diào)性，采用前進式分段加固注漿，自外而內(nèi)逐段膠結(jié)、加固壁后圍巖，形成厚度大、強度高的圍巖加固圈，尤其是在塌方區(qū)域，形成IOm厚的防突止?jié){巖柱，有效遏制了地質(zhì)災(zāi)害再次發(fā)生；后續(xù)采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、雙層初期支護結(jié)構(gòu)、仰拱閉合成環(huán)及二襯及時跟進等措施保障了塌方段開挖過程中圍巖穩(wěn)定及安全。有效地避免了再次塌方冒頂、突水突泥事故，提高了隧道施工及運營的安全性和可靠性。本發(fā)明解決現(xiàn)有方法治理周期長、加固范圍及效果差、初期支護侵限變形開裂及易引發(fā)二次地質(zhì)災(zāi)害等問題。采取本工法施工后，縮短了富水極松散圍巖隧道塌方處治工期，保障了圍巖加固范圍和強度，特別是直接塌方區(qū)圍巖得到充分注漿加固，減緩了初期支護變形量，避免了侵限及二次地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生；有效地提高了塌方事故處治質(zhì)量，創(chuàng)造了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。


圖1本發(fā)明的施工工藝流程方框圖；圖2本發(fā)明治理方法平面示意圖；圖3本發(fā)明所述的非對稱式周邊帷幕斷面示意圖；圖4本發(fā)明所述的前進式分段注漿示意圖。圖中，1、塌方區(qū)；2、塌方影響區(qū)；3、坍塌體堆積體；4、堆積體暴露面網(wǎng)噴混凝土封閉體；5、支護強化段；6、深部引流泄壓孔；7、堆積體防突注漿孔；8、非對稱式周邊帷幕注漿鉆孔；9、塌方區(qū)段帷幕加固范圍；10、其他區(qū)段帷幕加固范圍；11、第一注漿區(qū)間；12、第二注漿區(qū)間；13、第三注漿區(qū)間；14、空腔；15、吹砂鉆孔；16、隧道開挖輪廓線；17、注漿高壓閥門；18、注漿壓力表；19、防突裝置；20、孔口管封固段；21、第一注漿段；22、第二注漿段；23、第三注漿段；24、漿液擴散范圍；25、松散圍巖體。
具體實施例方式下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。A.塌方致災(zāi)因素及成災(zāi)程度探查分析綜合分析隧道勘察期及施工揭露的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)資料，分析隧道塌方區(qū)域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造特征，地層巖性特征以及地形地貌條件，查明塌方區(qū)I是否存在較大規(guī)模的斷層破碎帶、地層風化程度、膨脹性礦物含量；分析地表的匯水條件及區(qū)域內(nèi)地下水補給、徑流條件，綜合研究隧道塌方的致災(zāi)因素。同時，通過地質(zhì)踏勘、地球物理探測及超前鉆探等手段探查塌方區(qū)I及塌方影響區(qū)2范圍，主要包括通過探勘判斷隧道塌方縱向發(fā)育規(guī)模及影響范圍，確定是否形成地表塌陷坑及其規(guī)模和進一步發(fā)展態(tài)勢；通過地球物理探測和超前鉆探技術(shù)查明坍塌體堆積體3在隧道內(nèi)充填形態(tài)、范圍及堆積體內(nèi)地下水富水情況及水壓狀況。采用瞬變電磁法，探測掌子面前方50m范圍堆積體填特征、空腔特征及地下水富集情況。超前鉆孔根據(jù)地球物理探測結(jié)果針對重點富水區(qū)域，采用ZLJ2300B型地質(zhì)鉆機、cplBmm的鉆頭施作；鉆孔深度4(T50m，布置3飛個；根據(jù)鉆孔揭露的地下水涌水量及水壓值確定塌方體內(nèi)富水性及靜水壓力值。B.堆積體暴露面穩(wěn)固及深部排水泄壓為增強塌方堆積體的穩(wěn)定性，采用錨噴混凝土 +掛網(wǎng)方式形成堆積體暴露面網(wǎng)噴混凝土封閉體4。步驟為:在塌方體暴露面布設(shè)鋼筋網(wǎng)，并噴射厚40cm的C25混凝土 ；暴露面上布置間排距均為2m、呈梅花型的錨桿，錨桿采用長3m的(p32mm鋼筋，其下部2.5m插入堆積體內(nèi)，尾部與鋼筋網(wǎng)焊接為一體。為防止堆積體封閉后靜水壓力上升而對封閉面造成破壞，針對富水區(qū)段及塌方口附近布置3飛根深部引流泄壓孔6，孔深30m，并全程下入cpSQmm無縫熱軋鋼花管。引流泄壓鉆孔尾端均安裝高壓閥門，以控制引排水。C.塌方段及影響區(qū)支護強度強化在塌方相鄰段采用臨時型鋼支撐+網(wǎng)噴混凝土方式對塌方相鄰段IOlOm范圍內(nèi)形成支護強化段5，可抑制塌方后延和保障注漿加固過程中人員及設(shè)備安全；支護參數(shù)為:25b工字鋼，每榀間距50cm ；C20噴射混凝土厚25cm ;雙層20cmX 20cm、(p8mm鋼筋網(wǎng)。D.堆積體防突充實加固如圖3所示，空腔的存在及堆積體極松散狀態(tài)對后續(xù)漿液擴散效果控制極為不利，造成漿液大量流失。根據(jù)物探探測結(jié)果，施工吹砂鉆孔15至空腔14位置，采用吹砂及42.5R普通水泥單液漿固結(jié)方式對空腔14進行處理；為提高堆積體承載強度，提高其抵抗注漿荷載的能力，需施工堆積體防突注漿孔7進行注漿固結(jié)。吹砂鉆孔15及防突注漿孔7采用ZLJ2300B型地質(zhì)鉆機，cp90mm合金鉆頭施作。吹砂孔深度根據(jù)空腔位置而定，下入<p89mm無縫熱軋鋼管，通過空壓機泵送細沙，壓力控制在5MPa以內(nèi)，吹砂完成后進行注漿工作；防突注漿孔7設(shè)計深度為2(T30m，起始端下入3m外徑108mm的地質(zhì)管作為孔口管，終孔間距5飛m，并均勻布孔；吹砂孔及注漿孔端部焊接注漿螺絲頭及高壓閥門，以連接注漿設(shè)備；注漿材料采用42.5R普通水泥單液漿，單液漿水灰比(水與42.5R普通水泥質(zhì)量比)為1:1，注漿終壓控制設(shè)計2.5MPa，擴散半徑不小于3m ；充填注漿加固采用前進式分段控制注漿工藝(工藝過程見步驟E)。E.非對稱周邊帷幕注漿加固

如圖3所示，非對 稱周邊帷幕注漿加固是塌方處理的主體工程，用于塌方及影響段圍巖進行系統(tǒng)加固。為保持支護結(jié)構(gòu)受力穩(wěn)定、變形協(xié)調(diào)，遵循“塌方區(qū)重點治理、圍巖閉合加固”的原則，實施非對稱式閉合周邊帷幕。，重點是加固塌方區(qū)段范圍內(nèi)的圍巖(即圖3中塌方區(qū)段帷幕加固范圍9)，即塌方區(qū)段注漿加固厚度為隧道開挖輪廓線16外10m，其他區(qū)段帷幕加固范圍10加固圈厚度為5lm，最終形成非對稱式閉合周邊注漿帷幕。如圖3所示，為保證周邊圍巖加固均勻性，將帷幕注漿區(qū)段劃分為第一注漿區(qū)間
11、第二注漿區(qū)間12及第三注漿區(qū)間13，并在各個區(qū)間內(nèi)均勻布孔，以保障注漿加固效果。非對稱式周邊帷幕注漿鉆孔8采用海王星90B鉆機施工，鉆孔均勻布置。注漿材料采用單液水泥漿和C-S雙液漿，材料參數(shù)如下:水泥漿水灰比(水與42.5R普通水泥質(zhì)量比)為1: 1，為提高水泥漿的早期強度，在單液漿中加入水泥質(zhì)量0.3^0.5%的三乙醇胺；水玻璃濃度在35^42Be之間，模數(shù)為2.3^3.0,42.5R普通水泥單液漿和水玻璃體積比為2:1。上述漿液配比及注漿參數(shù)是申請人經(jīng)過長期工程實踐及經(jīng)驗總結(jié)所得到的，保證了注漿效果。如圖4所示，注漿工藝采用前進式分段控制注漿工藝，所謂的前進式分段控制注漿工藝是指采用海王星90B鉆機及ZLJ2300B型地質(zhì)鉆機進行鉆、注交替作業(yè)，每個注漿段長度為5m，并采用孔口管法蘭盤進行止?jié){，有效防止局部優(yōu)勢薄弱區(qū)擴散過遠，利于漿液均勻擴散和均勻注漿帷幕圈的形成。前進式分段控制注漿工藝要點是先使用9113mm無芯地質(zhì)鉆頭在松散圍巖體25內(nèi)施工長3.5m的淺孔，下入3m外徑108mm的孔口管并注衆(zhòng)封固，形成孔口管封固段20，注漿終壓為5MPa ;利用<p75mm無芯鉆頭掃孔并鉆進至第一注漿段21深度，并進行注漿，注漿終壓為2 3MPa ;注漿成后，掃孔并鉆進至第二段注漿段22深度，再次注漿，注漿終壓為3 4MP。再進行第三段注漿段23進行注漿。依次前進注漿，注漿壓力由外而內(nèi)注漿提高，末段終壓控制在6MPa。每個注漿段采用單液及雙液交替注漿方式，可有效控制漿液擴散范圍24，獲得較好的加固效果?？卓诠芏瞬堪仓米{高壓閥門17和注漿壓力表18及防突裝置19，三種設(shè)備均是現(xiàn)有公知設(shè)備；孔口管封固利用快硬硫鋁酸鹽水泥封固，快硬硫鋁酸鹽水泥單液漿，水灰比(水與硫鋁酸鹽水泥質(zhì)量比)為0.8:1，初凝時間小于30min，12h抗壓強度可達IOMPa以上，可快速封固孔口管。F.注漿加固塌方段開挖方法及初期支護方式確定經(jīng)過非對稱式封閉周邊帷幕注漿加固，塌方段富水極松散圍巖內(nèi)地下水經(jīng)置換、擠密而被排除在注漿帷幕加固圈外，加固圈內(nèi)圍巖在漿液的膠結(jié)作用下強度及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性得到大大提高，具有良好的自穩(wěn)能力和承載強度。為穩(wěn)妥起見，采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進行開挖，同時進行相應(yīng)的支護；初期支護采用雙層支護:第一層由118工字鋼鋼支撐，縱向間距
0.5m，鋼筋網(wǎng)采用雙層鋼筋網(wǎng)，縱、環(huán)向q>8，網(wǎng)格20 X 20cm，噴射C20混凝土厚25 30cm ’第二層采用格柵鋼架，格柵鋼架主筋采用025鋼筋，截面高度15X15cm，格柵拱架縱向間距為0.5m ;鋼筋網(wǎng)采用 雙層鋼筋網(wǎng)，縱、環(huán)向養(yǎng)網(wǎng)格20X20cm ;為提高周壁圍巖注漿固結(jié)效果、避免出現(xiàn)塌孔時錨桿安裝難度大等因素，系統(tǒng)錨桿采用942注漿小導(dǎo)管，小導(dǎo)管長度為
4.5m，環(huán)向間距為1.0m，縱向間距為0.5m，呈梅花型布置，小導(dǎo)管注漿采用42.5R普通水泥單液漿，注漿終壓為2MPa。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法為公知的開挖工法。G.局部補充注漿緊跟隧道開挖過程，針對探測或者直接揭露的注漿加固盲區(qū)采用942小導(dǎo)管徑向注漿方式進行補注。小導(dǎo)管長度為4.5m，環(huán)向間距1.5m，縱向間距為lm，呈梅花型布置，小導(dǎo)管注漿采用42.5R普通水泥單液漿，注漿終壓為2 3MPa。H.仰拱開挖及二襯施工洞身開挖支護完成后，及時進行仰拱施工，并封閉成環(huán)。仰拱施工一次開挖和澆筑混凝土長度不超過4m。仰拱初期支護、仰拱和仰拱填充混凝土要分層整幅澆筑，仰拱各項施工工藝和技術(shù)指標必須滿足設(shè)計或規(guī)范要求。其后二襯及時跟進，襯砌各項施工工藝和技術(shù)指標必須滿足設(shè)計或規(guī)范要求。
權(quán)利要求
1.水極破碎圍巖隧道塌方段圍巖控制方法，其特征是包括以下步驟: A.塌方致災(zāi)因素及成災(zāi)程度探查分析； B.堆積體暴露面穩(wěn)固及深部排水泄壓:采用錨噴混凝土+掛網(wǎng)方式對堆積體暴露面進行封閉，同時依據(jù)探測結(jié)果，針對關(guān)鍵富水區(qū)施工深部引流泄壓孔，對堆積體內(nèi)部地下水引流泄壓； C.塌方及影響段支護強度強化:在塌方相鄰段采用臨時型鋼支撐+網(wǎng)噴混凝土方式對塌方相鄰段IOlOm范圍內(nèi)增強支護強度，形成支護強化段； D.塌方堆積體防突充實加固:根據(jù)掌子面前方堆積體空洞及塌方體范圍的探測結(jié)果，針對堆積體內(nèi)部空腔，施 工吹砂鉆孔，進行吹砂充填空腔，并注單液漿固結(jié)進行處理；對極松散堆積體內(nèi)部通過防突注漿孔進行充填固結(jié)； E.非對稱周邊帷幕注漿加固:對塌方區(qū)周邊帷幕加固厚度增加至10m，其他區(qū)域加固圈厚度為5lm，注漿后形成受力平衡、變形協(xié)調(diào)的閉合注漿加固殼； F.注漿加固塌方段開挖方法及初期支護方式確定:注漿區(qū)段采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進行開挖；初期支護采用雙層支護； G.局部補充注漿:緊跟隧道開挖過程，針對探測或者直接揭露的注漿加固盲區(qū)采用導(dǎo)管徑向注漿方式進行補注； H.仰拱開挖及二襯施工:洞身開挖支護完成后，及時進行仰拱施工，并封閉成環(huán)；其后二襯及時跟進，襯砌各項施工工藝和技術(shù)指標必須滿足設(shè)計或規(guī)范要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步驟A的具體步驟是，綜合分析隧道勘察期及施工揭露的地質(zhì)及水文地質(zhì)資料，從地質(zhì)構(gòu)造、巖層巖性、地形地貌及地下水方面對塌方致災(zāi)因素進行分析；綜合利用物探及鉆孔手段對塌方縱向及橫向成災(zāi)規(guī)模進行探查，包括堆積體洞內(nèi)充填形態(tài)、范圍及堆積體內(nèi)地下水富水情況及水壓狀況，為重點治理區(qū)域圈定和治理方案制定提供依據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步驟B的具體步驟是，在塌方體暴露面布設(shè)鋼筋網(wǎng)，并噴射厚40cm的C25混凝土 ；暴露面上布置間排距均為2m、呈梅花型的錨桿，錨桿采用長3m的(p32mm鋼筋，其下部2.5m插入堆積體內(nèi)，尾部與鋼筋網(wǎng)焊接為一體；針對富水區(qū)段及塌方口附近布置3飛根深部引流泄壓孔，孔深30m，并全程下入q)89mm無縫熱軋鋼花管；引流泄壓鉆孔尾端均安裝高壓閥門，以控制引排水。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步驟C中，所述支護強化段的參數(shù)為:25b工字鋼，每榀間距50cm ；C20噴射混凝土厚25cm ;雙層20cmX 20cm、98mm鋼筋網(wǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步驟D的具體步驟是，吹砂鉆孔及防突注漿孔采用ZLJ2300B型地質(zhì)鉆機，直徑90mm合金鉆頭施作；吹砂鉆孔全程下入(p89mm無縫熱軋鋼管，通過空壓機泵送細沙，壓力控制在5MPa以內(nèi)，吹砂完成后進行注漿工作；注漿孔設(shè)計深度為2(T30m，起始端下入3m外徑108mm的地質(zhì)管作為孔口管，終孔間距5飛m，并均勻布孔；吹砂鉆孔及防突注漿孔端部焊接注漿螺絲頭及高壓閥門，以連接注漿設(shè)備；注漿材料采用42.5R普通水泥單液漿，單液漿水灰比為1:1，注漿終壓控制設(shè)計2.5MPa，擴散半徑不小于3m ;充填注漿加固采用前進式分段控制注漿工藝。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步驟E的具體步驟是，非對稱式周邊帷幕注漿鉆孔利用海王星90B鉆機施工，鉆孔均勻布置；注漿材料采用42.5R普通水泥單液漿和C-S雙液漿，材料參數(shù)如下:水泥漿水灰比為1: 1，為提高水泥漿的早期強度，在單液漿中加入水泥質(zhì)量0.3~0.5%的三乙醇胺；水玻璃濃度在35 42Be之間，模數(shù)為2.3~3.0，.42.5R普通水泥單液漿和水玻璃體積比為2:1 ;注漿工藝采用前進式分段控制注漿工藝。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步驟F中，所述雙層支護是:第一層由118工字鋼鋼支撐，縱向間距0.5m，鋼筋網(wǎng)采用雙層鋼筋網(wǎng)，縱、環(huán)向φ8,網(wǎng)格.20× 20cm,噴射C20混凝土厚25 30cm ;第二層采用格柵鋼架，格柵鋼架主筋采用Φ25鋼筋，截面高度15×15cm，格柵拱架縱向間距為0.5m;鋼筋網(wǎng)采用雙層鋼筋網(wǎng)，縱、環(huán)向98網(wǎng)格20×20cm ;采用φ42注漿小導(dǎo)管作為系統(tǒng)錨桿。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步驟G的具體步驟是，小導(dǎo)管長度為4.5m，環(huán)向間距1.5m，縱向間距為lm，呈梅花型布置Ψ導(dǎo)管注漿采用42.5R普通水泥單液漿，注漿終壓為2 3MPa。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步驟H中，仰拱初期支護、仰拱和仰拱填充混凝土要分層整幅澆筑，仰拱各項施工工藝和技術(shù)指標必須滿足設(shè)計或規(guī)范要求。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的控制方法，其特征在于，所述前進式分段控制注漿工藝是:先使用φ113mm無芯地質(zhì)鉆頭在松散圍巖體內(nèi)施工長3.5m的淺孔,下入3m外徑108mm的孔口管并注漿封固，形成孔口管封固段，注漿終壓為5MPa ;利用φ75mm無芯鉆頭掃孔并鉆進至第一注漿段深度，并進行注漿，注漿終壓為2 3MPa ;注漿成后，掃孔并鉆進至第二段注漿段深度，再次注漿，注漿終壓為3 4MP ;依次前進注漿，注漿壓力由外而內(nèi)注漿提高，末段終壓控制在6MPa ;每個注漿段長為5m，采用單液及雙液交替注漿方式。
全文摘要
本發(fā)明涉及隧道工程施工領(lǐng)域，具體為一種富水極破碎圍巖塌方段圍巖控制方法，解決現(xiàn)有方法治理周期長、加固范圍及效果差、初期支護侵限變形開裂及易引發(fā)二次地質(zhì)災(zāi)害等問題，包括塌方致災(zāi)因素及成災(zāi)程度探查分析、堆積體暴露面穩(wěn)固及深部排水泄壓、塌方段及影響區(qū)支護強度強化、塌方堆積體防突充實加固、非對稱周邊帷幕注漿加固、注漿加固塌方段開挖方法及初期支護方式確定、局部補充注漿、仰拱開挖及二襯施工等步驟。采取本工法施工后，縮短了富水極松散圍巖隧道塌方處治工期，保障了圍巖加固范圍和強度，特別是直接塌方區(qū)圍巖得到充分注漿加固，減緩了初期支護變形量，避免了侵限及二次地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生；有效地提高了塌方事故處治質(zhì)量，創(chuàng)造了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。
文檔編號E21D11/00GK103089275SQ20131001618
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者李術(shù)才, 張偉杰, 張慶松, 張霄, 劉人太, 張連震, 朱明聽 申請人:山東大學