CN101644160A - 高地应力软岩卸压施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高地应力软岩卸压施工方法，其步骤是：A.锚喷支护施工，锚喷支护施工必须紧跟掌子面，清除危岩；B.泡沫板挂设，进行聚苯乙烯泡沫板挂设施工；C.仰拱开挖及U型钢架设，衬砌成环，对钢架间隙进行喷射混凝土复喷；D.仰拱回填，U型钢架设完成后，进行仰拱回填施工，对混凝土进行养护；E.防水隔离层施工，在隧道收敛速率趋于稳定后，进行防水隔离层施工；F.二次衬砌施工，在防水隔离层施工完成后，进行二次衬砌施工；G.预应力锚索施工，通过现场放样，确定锚索孔位以及钻孔方向，对孔位位置进行清理。该施工方法对于控制高地应力下软岩隧道大变形效果明显，该方法简便易行，操作简单，效果明显，成本相对较低。

Description

高地应力软岩卸压施工方法

技术领域

本发明设计涉及公路隧道施工技术领域，更具体涉及一种高地应力软岩卸压施工方法。

背景技术

随着我国西部交通基础设施特别是高等级公路建设的不断发展，穿越高地应力区的软岩隧道也越来越多。高地应力软岩隧道围压不仅变形大，而且力学性质具有高度的非线性。目前，常规的施工工法很难适应软岩隧道大变形的要求，施工过程中很容易出现衬砌的开裂和破坏，需要不断的修复施工，这不仅严重的影响施工进度，增加施工成本，而且给施工造成了安全隐患，隧道的施工质量也难以保证。因此急需发明一种成本相对较低，易于操作和控制，并适用于高地应力软岩隧道的卸压施工工法。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种高地应力软岩卸压施工方法，该方法易行，操作简单，效果明显，成本相对较低。

为了实现上述的目的，本发明采用以下技术方案：

一种高地应力软岩卸压施工方法，其步骤是：

1、锚喷支护施工，锚喷支护施工必须紧跟掌子面。清除危岩，应用空压机产生的高压风将开挖面的粉岩和杂物清理干净，按照设计要求，沿洞周布放样锚杆安装位置，用钻机沿洞径方向钻孔，当钻孔达到预定深度(4.4m到4.6m)后，用高压风将孔吹干净，安装锚杆到预定位置，安装SD-02型隧道推力止浆塞，用注浆机向钻孔内注浆，注浆要一次完成，当注浆完成后立即封口。当锚杆抗拔力达到50KN后，将在洞外预先焊接绑扎成片钢筋网，运至洞内铺设，并与锚杆、钢支撑焊牢，钢筋网与围岩间距3～4cm。按先墙后拱，先下后上的顺序，向开挖面喷浆，在初喷混凝土终凝以后，进行复喷，复喷2～3次。

2、泡沫板挂设，当锚喷支护的强度达到设计强度80％时，进行聚苯乙烯泡沫板挂设施工。为保证施工安全，挂设施作点距爆破面应在150m，距灌筑二次衬砌处20m。施工前，要测量开挖断面，对欠挖部位加以凿除，对喷射混凝土表面凹凸显著部位分层喷射找平，将外露的锚杆头齐根切除，并用水泥砂浆抹平。在加工场地将泡沫板切割成块(2m×3m)。按照设计，在隧道内测量放样确定泡沫板安装位置，泡沫板采用加长膨胀螺丝(6mm×350mm)固定，先固定底部，然后固定顶部，安装从下到上分块依此进行。

3、仰拱开挖及U型钢架设，为尽早使衬砌成环，仰拱的施工要尽早进行。仰拱开挖，采用挖机施工，每次施作12m，紧跟开挖掌子面。仰拱开挖完成后随即进行U型钢架设。按照设计尺寸在平面上放出1∶1大样，并把整榀钢架分成10到12个单元，在加工场将各单元焊接完成，并焊好连接法兰，法兰的焊接要准确周正，孔眼对应。测量确定隧道中垂线，架立钢拱架，复核钢拱架倾斜度小于2°，钢架尽可能与泡沫板贴靠紧密(空隙小于5cm为宜)，两侧底脚使用垫块支垫牢固。如基底松软则安装时应设置垫板，为防止支撑受荷载下沉，必要时，先用混凝土加固基底。法兰之间对正，用螺栓连接牢固，钢架与纵向钢筋焊牢，钢架与钢架之间用φ22螺纹钢焊接连成整体，起到整体支护效果。上述操作完成后，对钢架间隙进行喷射混凝土复喷。

4、仰拱回填，U型钢架设完成后，立即近行仰拱回填操作。回填采用模铸混凝土，用运输车将混凝土运送到指定位置，直接用输送泵将混凝土泵送至立好的模板内，然后对混凝土进行适当的养护，待混凝土强度达到要求之后，拆除模板。

5、防水隔离层施工，隧道收敛变化率趋于稳定后，进行防水隔离层施工。防水隔离层采用聚氯乙烯PVC板。施工前，切除外露的膨胀螺丝螺杆，以免膨胀螺丝将防水隔层割破。测量定位PVC板的架设位置，安设定位PVC板所用的铁丝网，将洞外预先焊接完成的PVC板安装到指定位置，并用螺钉将其固定，用焊接塑料板搭接缝，并对焊缝进行补强。

6、二次衬砌施工，在防水隔离层施工完成后，进行二次衬砌施工。通过测量放样，确定模板的架设位置，将台车移动到指定位置。将模板清理干净，根据放样的控制点架设堵头模板。用混凝土搅拌车将混凝土运送到指定浇注地点，进行混凝土浇筑。浇注从下往上进行，浇注的过程中要不断的分层振捣。每环混凝土拱顶预埋φ57×3注浆钢管，当衬砌混凝土强度达到设计强度80％后，用与衬砌同标号的混凝土进行拱顶回填灌浆。当拱顶混凝土强度达到设计强度的75％以上时，拆除堵头模具，拆模时，要注意保护混凝土角隅及表面的保护。

7、预应力锚索施工，根据设计要求，通过现场放样，确定锚索孔位以及钻孔方向，对孔位位置进行清理，采用潜孔冲击式钻机，为预应力锚索打孔，钻孔深度应超出设计值0.5m，钻孔结束后，拔出钻杆钻头，用一根聚乙烯管复核孔深，并用高压风清孔，然后拔出聚乙烯管。再用高压风清孔一次，然后放入锚索，锚索外套上定位片使锚索居中，应防止锚索扭压、弯曲、注浆管应随锚索一同入孔，注浆管头部距孔底5～10cm，锚索定位止浆环到达孔口时，停止推送，再检查一遍，排气管是否畅通。然后锚固段注浆，采用排气注浆，砂浆由下倾孔的孔底注入，空气由锚索孔排出。上倾和水平孔砂浆由孔口注入，空气压向孔底，再进入排气管排出孔外，注浆压力0.4～0.6MPa，中砂过筛，添加HSA高效速凝剂，砂浆搅拌机搅拌均匀，浆液在初凝之前用完，并不得混入杂物，注浆到锚固段注满后即停止。立模现浇锚墩，锚墩中部应按设计钻孔倾角预埋塑料管形成孔道，对现浇锚墩进行必要的养护。锚墩及砂浆达到70％强度后，进行初张拉，待锚墩混凝土达到100％强度后，进行末张拉，为确保预应力部分损失后不低于设计值，应进行超张拉。张拉完成后，通过预留注浆管，管口距原砂浆面30cm，进行封孔注浆，孔中的空气由设在定位止浆环处的排气管排出，要求孔中注满浆液，然后从锚具量起留5cm钢铰线，用錾截子去多余部分，外覆8cm厚的细石混凝土保护层。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果

1、采用预应力锚索来控制高地应力软岩隧道的底臌，工艺成熟，效果明显。

2、采用聚苯乙烯泡沫板作为预留变形层，工艺简单、操作方便，对操作人员的技术素质要求也不高，不需要专业培训，整个操作程序简单快捷。

3、该方法简便易行，操作简单，效果明显，成本相对较低。

附图说明

图1衬砌横断面图

图2泡沫板安装示意图

其中：1-砂浆锚杆、2-预应力锚索、3-喷射混凝土、4-聚苯乙烯泡沫板、5-防水隔离层、6-U型钢支架、7-连接法兰、8-二次衬砌、9-仰拱、10-膨胀螺丝。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

高地应力软岩隧道卸压工法原理为：针对高地应力软岩隧道大变形的特点，利用预应力锚索来控制隧道的仰拱上升，利用泡沫板来吸收隧道较大的流变变形。

一种高地应力软岩卸压施工方法，其具体的施工步骤如下：

1、锚喷支护施工，锚喷支护施工必须紧跟掌子面。清除危岩，应用高压风将开挖面的粉岩和杂物清理干净，按照设计要求，沿洞周布放样锚杆1的安装位置，用钻机沿洞径方向钻孔，当钻孔达到预定深度后，用高压风将孔吹干净，安装锚杆1到预定深度(4.4m到4.6m)，安装SD-02型隧道推力止浆塞，用注浆机向钻孔内注浆，注浆要一次完成，当注浆完成后封口。当锚杆1抗拔力达到50KN后，将在洞外预先焊接绑扎成片钢筋网，运至洞内铺设，并与锚杆1焊牢，钢筋网与围岩间距3～4cm。按先墙后拱，先下后上的顺序，向开挖面喷浆，在初喷混凝土3终凝以后，进行复喷，复喷2～3次。

2、泡沫板4挂设，当喷射混凝土3强度达到设计强度80％时，进行聚苯乙烯泡沫板4挂设施工。为保证施工安全，挂设施作点距爆破面应在150m，距灌筑二次衬砌8处20m。施工前，要测量开挖断面，对欠挖部位加以凿除，对喷射混凝土表面凹凸显著部位分层喷射找平，将外露的锚杆1杆头齐根切除，并用水泥砂浆抹平。在加工场地将泡沫板切割成块(2m×3m)。按照设计，在隧道内测量放样确定泡沫板4安装位置，泡沫板采用加长膨胀螺丝10(6mm×350mm)固定，先固定底边，然后固定顶部，安装从下到上分块依此进行。

3、仰拱9开挖及U型钢6架设，为尽早使衬砌成环，仰拱9的施工要适时进行。仰拱9开挖，采用挖机施工，每次施作12m，紧跟开挖掌子面。仰拱开挖完成后随即进行U型钢6架设。按照设计尺寸在平面上放出1∶1大样，并把整榀钢架分成10到12个单元，在加工场将各单元焊接完成，并焊好连接法兰7，法兰的焊接要准确周正，孔眼对应。测量确定隧道中垂线，架立钢拱架6，复核钢拱架6倾斜度小于2°，钢架6尽可能与泡沫板4贴靠紧密(空隙小于5cm为宜)，两侧底脚使用垫块支垫牢固。如基底松软则安装时应设置垫板，为防止支撑受荷载下沉，必要时，先用混凝土加固基底。法兰7之间对正，用螺栓连接牢固，钢架与纵向钢筋焊牢，钢架与钢架之间用φ22螺纹钢焊接连成整体，起到整体支护效果。上述操作完成后，对钢架间隙进行喷射混凝土复喷。

4、仰拱9回填，U型钢6架设完成后，立即近行仰拱9回填施工。回填采用模铸混凝土，用运输车将混凝土运送到指定位置，直接用输送泵将混凝土泵送至立好的模板内，然后对混凝土进行适当的养护，待混凝土强度达到要求之后，拆除模板。

5、防水隔离层5施工，隧道收敛速率趋于稳定后，进行防水隔离层5施工。防水隔离层采用聚氯乙烯PVC板。施工前，切除外露的膨胀螺丝10螺杆，以免膨胀螺丝将防水隔层割破。测量定位防水隔离层5的架设位置，安设定位防水隔离层5所用的铁丝网，将洞外预先焊接完成的防水隔离层5安装到指定位置，并用螺钉将其固定，用焊接塑料板搭接缝，并对焊缝进行补强。

6、二次衬砌8施工，在防水隔离层5施工完成后，进行二次衬砌8施工。通过测量放样，确定模板的架设位置，将台车移动到指定位置。将模板清理干净，根据放样的控制点架设堵头模板。用混凝土搅拌车将混凝土运送到指定浇注地点，进行混凝土浇筑。浇注从下往上进行，浇注的过程中要不断的分层振捣。每环混凝土拱顶预埋φ57×3注浆钢管，当衬砌混凝土强度达到设计强度80％后，用与衬砌8同标号的混凝土进行拱顶回填灌浆。当拱顶混凝土强度达到设计强度的75％以上时，拆除堵头模具，拆模时，要注意保护混凝土角隅及表面的保护。

7、预应力锚索2施工，根据设计要求，通过现场放样，确定锚索2孔位以及钻孔方向，对孔位位置进行清理，采用潜孔冲击式钻机，为预应力锚索2打孔，钻孔深度应超出设计值0.5m，钻孔结束后，拔出钻杆钻头，用一根聚乙烯管复核孔深，并用高压风清孔，然后拔出聚乙烯管。再用高压风清孔一次，然后放入锚索2，锚索2外套上定位片使锚索2居中，应防止锚索2扭压、弯曲、注浆管应随锚索2一同入孔，注浆管头部距孔底5～10cm，锚索定位止浆环到达孔口时，停止推送，再检查一遍，排气管是否畅通。然后，锚固段注浆，采用排气注浆，砂浆由下倾孔的孔底注入，空气由锚索孔排出。上倾和水平孔砂浆由孔口注入，空气压向孔底，再进入排气管排出孔外，注浆压力0.4～0.6MPa，中砂过筛，添加HSA高效速凝剂，砂浆搅拌机搅拌均匀，浆液在初凝之前用完，并不得混入杂物，注浆到锚固段注满后即停止。立模现浇锚墩，锚墩中部应按设计钻孔倾角预埋塑料管形成孔道，对现浇锚墩进行必要的养护。锚墩及砂浆达到70％强度后，进行初张拉，待锚墩混凝土达到100％强度后，进行末张拉，为确保预应力部分损失后不低于设计值，应进行超张拉。张拉完成后，通过预留注浆管，管口距原砂浆面30cm，进行封孔注浆，孔中的空气由设在定位止浆环处的排气管排出，要求孔中注满浆液，然后从锚具量起留5cm钢铰线，用錾截子去多余部分，外覆8cm厚的细石混凝土保护层。

Claims (1)

1、一种高地应力软岩卸压施工方法，其步骤是：

A、锚喷支护施工，锚喷支护施工必须紧跟掌子面，清除危岩，用高压风将开挖面的粉岩和杂物清理干净，沿洞周布放样锚杆(1)的安装位置，用钻机沿洞径方向钻孔，钻孔达到预定深度后，用高压风将孔吹干净，安装锚杆(1)到预定深度4.4m到4.6m，安装SD-02型隧道推力止浆塞，用注浆机向钻孔内注浆，注浆一次完成，注浆完成后封口，锚杆(1)抗拔力达到50KN后，将在洞外预先焊接绑扎成片钢筋网，运至洞内铺设，并与锚杆(1)焊牢，钢筋网与围岩间距3～4cm，按先墙后拱，先下后上的顺序，向开挖面喷浆，在初喷混凝土(3)终凝以后，进行复喷，复喷2～3次；

B、泡沫板(4)挂设，喷射混凝土(3)强度达到80％，进行聚苯乙烯泡沫板(4)挂设施工，挂设施作点距爆破面在150m，距灌筑二次衬砌(8)处20m，施工前，测量开挖断面，对欠挖部位加以凿除，对喷射混凝土表面凹凸部位分层喷射找平，将外露的锚杆(1)杆头齐根切除，并用水泥砂浆抹平，在加工场地将泡沫板切割成块2m×3m，在隧道内测量放样确定泡沫板(4)安装位置，泡沫板采用加长膨胀螺丝(10)固定，先固定底边，然后固定顶部，安装从下到上分块依此进行；

C、仰拱(9)开挖及U型钢(6)架设，衬砌成环，仰拱(9)的施工进行，仰拱(9)开挖，采用挖机施工，每次施作12m，紧跟开挖掌子面，仰拱(9)开挖完成后进行U型钢(6)架设，在平面上放出1∶1大样，并把整榀钢架分成10到12个单元，在加工场将各单元焊接完成，并焊好连接法兰(7)，法兰的焊接要准确周正，孔眼对应，测量确定隧道中垂线，架立钢拱架(6)，复核钢拱架(6)倾斜度，钢架与泡沫板(4)贴靠紧密，两侧底脚使用垫块支垫牢固，基底松软安装时设置垫板，法兰(7)之间对正，用螺栓连接牢固，钢架与纵向锚杆焊牢，钢架与钢架之间用φ22螺纹钢焊接连成整体，对钢架间隙进行喷射混凝土复喷；

D、仰拱(9)回填，U型钢(6)架设完成后，进行仰拱(9)回填施工，回填采用模铸混凝土，用运输车将混凝土运送到指定位置，直接用输送泵将混凝土泵送至立好的模板内，对混凝土进行养护；

E、防水隔离层(5)施工，在隧道收敛速率趋于稳定后，进行防水隔离层(5)施工，防水隔离层(5)采用聚氯乙烯PVC板，施工前，切除外露的膨胀螺丝(10)螺杆，测量定位防水隔离层(5)的架设位置，安设定位防水隔离层(5)所用的铁丝网，将洞外预先焊接完成的防水隔离层(5)安装到指定位置，并用螺钉将其固定，用焊接塑料板搭接缝，并对焊缝进行补强；

F、二次衬砌(8)施工，在防水隔离层(5)施工完成后，进行二次衬砌(8)施工，通过测量放样，确定模板的架设位置，将台车移动到指定位置，将模板清理干净，用混凝土搅拌车将混凝土运送到指定浇注地点，进行混凝土浇筑，浇注从下往上进行，浇注的过程中要不断的分层振捣，每环混凝土拱顶预埋φ57×3注浆钢管，衬砌混凝土强度达到80％后，用与衬砌(8)同标号的混凝土进行拱顶回填灌浆，拱顶混凝土强度达到75％时，拆除堵头模具；

G、预应力锚索(2)施工，通过现场放样，确定锚索(2)孔位以及钻孔方向，对孔位位置进行清理，采用潜孔冲击式钻机，为预应力锚索(2)打孔，钻孔深度超出设计值0.5m，钻孔结束后，拔出钻杆钻头，用一根聚乙烯管复核孔深，用高压风清孔，然后拔出聚乙烯管，再用高压风清孔一次，然后放入锚索(2)，锚索(2)外套上定位片使锚索(2)居中，防止锚索(2)扭压、弯曲、注浆管应随锚索(2)一同入孔，注浆管头部距孔底5～10cm，锚索定位止浆环到达孔口时，停止推送，再检查一遍，排气管畅通，锚固段注浆，采用排气注浆，砂浆由下倾孔的孔底注入，空气由锚索孔排出，上倾和水平孔砂浆由孔口注入，空气压向孔底，再进入排气管排出孔外，注浆压力0.4～0.6MPa，中砂过筛，添加HSA高效速凝剂，砂浆搅拌机搅拌均匀，浆液在初凝之前用完，并不得混入杂物，注浆到锚固段注满后停止，立模现浇锚墩，锚墩中部应按设计钻孔倾角预埋塑料管形成孔道，对现浇锚墩进行养护，锚墩及砂浆达到70％后，进行初张拉，锚墩混凝土达到100％后，进行末张拉，张拉完成后，通过预留注浆管，管口距原砂浆面30cm，进行封孔注浆，孔中的空气由设在定位止浆环处的排气管排出，孔中注满浆液，然后从锚具量起留5cm钢铰线，用錾截子去多余部分，外覆8cm厚的细石混凝土保护层。

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