CN103016027B - 一种软弱、破碎复杂地质条件下隧道或巷道掘进方法 - Google Patents

一种软弱、破碎复杂地质条件下隧道或巷道掘进方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103016027B
CN103016027B CN201310020712.5A CN201310020712A CN103016027B CN 103016027 B CN103016027 B CN 103016027B CN 201310020712 A CN201310020712 A CN 201310020712A CN 103016027 B CN103016027 B CN 103016027B
Authority
CN
China
Prior art keywords
steel
tunnel
drill
shelf
arch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310020712.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103016027A (zh
Inventor
曹平
张春阳
蒲成志
宁果果
林杭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central South University
Original Assignee
Central South University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central South University filed Critical Central South University
Priority to CN201310020712.5A priority Critical patent/CN103016027B/zh
Publication of CN103016027A publication Critical patent/CN103016027A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103016027B publication Critical patent/CN103016027B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

发明公开了自钻式钢钎、钢管或钎杆棚掘进方法，涉及隧道或巷道掘进技术领域，具体为隧道或巷道超前支护中的一种自钻式钢钎、钢管或钎杆棚方法，解决普通管棚法在软弱破碎岩层、断层带、遇水泥化岩层或塌方区施工中存在的不足。包括如下施工步骤：前期准备工作、自钻钢钎、钢管或钎杆作业、钢拱架安装、隧道或巷道掘进施工、二次支护。本发明采用自钻式钢钎、钢管或钎杆棚对工作面前方不良地质体能起到有效的超前支护作用，确保施工隧道或巷道成型、施工速度以及超前支护的可靠性。本发明不仅能够解决特别复杂岩体超前支护问题，而且该方法应用范围广、操作简单、占用设备少、效率高、安全性高。

Description

一种软弱、破碎复杂地质条件下隧道或巷道掘进方法
技术领域
本发明涉及一种隧道或巷道掘进、支护方法，具体涉及的是一种在软弱、破碎、断层带、严重泥化或塌方等不良地质条件下的快速掘进方法。
背景技术
隧道或巷道掘进中遇到软弱破碎岩层、断层、遇水泥化岩层（例如铁质、泥质页岩）以及塌方等特殊工程情况时，经常会用到管棚支护技术。但是常规管棚支护方法，在遇到实际问题时，经常存在应用的局限性，例如常规管棚法需要成孔，而对于上述复杂岩层，成孔往往很困难；或者需要注浆，但注浆耗时长，影响工程进度，对于严重泥化围岩，注浆的可行性也存在问题，且工序复杂，对设备和工人技术水平要求高。此外，传统管棚法难以有效控制泥化岩层中隧道或巷道两帮和顶板岩体向隧道或巷道中心变形，隧道或巷道成型困难，甚至威胁人员安全。
发明内容
本发明提供一种针对软弱破碎岩层、断层、遇水泥化岩层（例如铁质、泥质页岩）以及塌方等复杂地质体时，隧道或巷道掘进的方法。
本发明采用自钻钢钎、钢管或钎杆结合钢拱架承受围岩传来的力，从而解决隧道或巷道掘进中的超前支护问题，达到确保隧道或巷道成型和安全施工的目的。具体技术方案为：
（1）前期准备工作：包括清理浮石，平整工作面，检查工作面岩体情况，合理布置自钻钢钎、钢管或钎杆间距，确定其合理长度和用量，选取合适的钢拱架。
（2）自钻钢钎、钢管或钎杆作业：首先采用钻机沿隧道或巷道工作面轮廓，以1o~5o的外插角往前方钻进钢钎、钢管或钎杆，施工范围为隧道或巷道两帮和顶板，间距取200~400mm，自钻钢钎、钢管或钎杆长度应穿透不良地质体，进入稳定岩层内；钢钎、钢管或钎杆钻进时可以接长，单根长度取3~5m；钢钎、钢管或钎杆不要全部自钻进入岩层内，应外露一定长度，取300~500mm。
施工时按照顺时针或逆时针连续进行，减小相邻钢钎、钢管或钎杆间自钻的相互影响。
（3）钢拱架安装：钢钎、钢管或钎杆沿工作面全部自钻完成后，马上安装钢拱架，钢拱架尺寸与隧道或巷道断面相一致，安装时钢拱架要与自钻钢钎、钢管或钎杆外露部分接触，采用焊接法固定钢拱架与自钻钢钎、钢管或钎杆接触处，增强支护体整体性。钢拱架的作用是承受顶部自钻钢钎、钢管或钎杆传来的下压力，确保顶板稳固，同时钢拱架和自钻钢钎、钢管或钎杆一起，控制隧道或巷道两帮开挖初期的变形，确保隧道或巷道断面规则（对于遇水泥化岩层十分必要）。软弱泥化围岩安装钢拱架时，为防止钢拱架在下压力作用下下沉，必须加固底板拱脚，如采用预制混泥土垫块。
（4）隧道或巷道掘进施工：钢拱架安装完成后，就可以往前掘进施工，采用短掘、短支的施工方式，一次掘进进尺1~2m。
施工应根据围岩情况采取相应施工方案，例如对于遇水泥化围岩，采用扒渣机；软弱破碎带，采用凿岩爆破方式，多打眼少装药；如果隧道或巷道断面较大，采用分部开挖的方法，开挖完一个部分，马上进行支护。一次支护方式采用喷浆结合钢网，往前掘进1~2m距离，合理布置钢拱架间距，取0.8~2m，安装钢拱架，如此循环，至稳定岩层。
（5）二次支护：当隧道或巷道往前推进后，应对已掘部分进行二次支护加固，保证隧道或巷道长期稳定性，采用喷浆结合钢网施工，喷层厚度要覆盖钢拱架，形成钢钎、钢管或钎杆、钢拱架和喷网的整体式支护结构，该结构与围岩接触紧密，能充分发挥结构的支护效果，确保隧道或巷道稳定性，同时做好泥化岩层巷道排水工作。
本发明的主要优点有：
（1）工序和使用设备少，对仪器、设备要求不高，一般工程队都能施工。
（2）操作相对简单，由于钢钎、钢管或钎杆不再取出，不用担心塌孔。
（3）本施工方法应用范围广，可用于大多数不良地质情况。例如，可有效防止软弱破碎岩体顶板冒落；防止严重泥化岩体顶板垮落，控制两帮变形，确保隧道或巷道断面形状规则；能防止断层内充填物质或破碎围岩冒落，保证施工安全。
（4）本方法即能满足超前支护需要，又能与二次支护组成整体式支护结构，与围岩紧密接触，支护效果好。
（5）由于工序和所用设备少，不需要取出钢钎、钢管或钎杆和注浆，因此，施工速度快，效率高。
附图说明
图1为自钻钢钎、钢管或钎杆和钢拱架安装主视图。
图2为自钻钢钎、钢管或钎杆和钢拱架安装左视图。
图3为自钻钢钎、钢管或钎杆和钢拱架安装府视图。
具体实施方式
实施例1
（1）前期准备工作：包括清理浮石，平整工作面3，检查工作面3岩体情况，合理布置自钻钢钎1间距，确定钢钎1合理长度，估算钢钎1用量，选取合适的钢拱架2，作业前，确保材料和设备就位，预制混泥土垫块。
（2）自钻钢钎1作业：布置自钻钢钎1施工顺序，沿工作面按照顺时针连续作业，控制钢钎1外倾角为4o，钢钎1长度穿过泥化岩层4，进入稳定岩层5内，钢钎1钻进时要接长，单根钢钎1长度为4m；施工范围为隧道或巷道两帮和顶板，底板不施工，自钻钢钎1施工后不再取出，每根钢钎1外露长度取300mm。
（3）钢拱架2安装：自钻钢钎1施工完成后，及时安装钢拱架2，第一个钢拱架2安装在自钻钢钎1外露段区域，泥化岩层4很软，在拱脚处铺设混泥土垫块；焊接钢拱架2与自钻钢钎1接触处，提高钢拱架2与自钻钢钎1的整体性。
（4）隧道或巷道掘进施工：采用短掘、短支的掘进方式，一次掘进1.5m，泥化岩层4软化严重，采用扒渣机施工，及时安装钢拱架2，间距取为1m，一次支护采用喷浆结合钢网施工，如此循环，至稳定岩层5。
（5）二次支护：隧道或巷道往前推进后，需要对已掘部分进行二次支护加固，确保隧道或巷道长期稳定性，采用喷浆结合钢网的支护方式，喷层厚度覆盖钢拱架2，形成整体式支护结构，该结构与泥化岩层4紧密接触，有利于确保隧道或巷道长期稳定性，同时做好巷道排水工作。
实施例2
（1）前期准备工作：包括清理浮石，平整工作面3，检查工作面3岩体情况，合理布置自钻钎杆1间距，确定钎杆1合理长度，估算钎杆1用量，选取合适的钢拱架2，作业前，确保材料和设备就位。
（2）自钻钎杆1作业：布置自钻钎杆1施工顺序，沿工作面按照逆时针连续作业，控制钎杆1外倾角为2o，钎杆1长度穿过软弱破碎带4，进入稳定岩层5内，钎杆1钻进时要接长，单根钎杆1长度为4m；施工范围为隧道或巷道两帮和顶板，底板不施工，自钻钎杆1施工后不再取出，每根钎杆1外露长度取350mm。
（3）钢拱架2安装：自钻钎杆1施工完成后，及时安装钢拱架2，第一个钢拱架2安装在自钻钎杆1外露段区域；焊接钢拱架2与自钻钎杆1接触处，提高钢拱架2与自钻钎杆1的整体性。
（4）隧道或巷道掘进施工：采用短掘、短支的施工方式，一次掘进2m，软弱破碎带4采用多打眼少装药的方式爆破施工，安装钢拱架2，间距取为1.5m，一次支护采用喷浆结合钢网，如此循环，至稳定岩层5。
（5）二次支护：隧道或巷道往前推进后，需要对已掘部分进行二次支护加固，确保隧道或巷道长期稳定性，采用喷浆结合钢网的支护方式，喷层厚度覆盖钢拱架2，形成整体式支护结构，该结构与软弱破碎带4紧密接触，有利于确保隧道或巷道长期稳定性。

Claims (4)

1.一种软弱、破碎复杂地质条件下隧道或巷道掘进方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）前期准备工作：包括清理浮石，平整工作面，检查工作面岩体情况；
（2）自钻钢钎、钢管或钎杆作业：首先采用钻机沿隧道或巷道工作面轮廓，以1o~5o的外插角往前方钻进钢钎、钢管或钎杆，范围为隧道或巷道两帮和顶板，间距取200~400mm，自钻钢钎、钢管或钎杆长度应穿透不良地质体，进入稳定岩层内；钢钎、钢管或钎杆钻进时可以接长，单根长度取3~5m；钢钎、钢管或钎杆外露300~500mm；
（3）钢拱架安装：钢钎、钢管或钎杆沿工作面全部自钻完成后，马上安装钢拱架，钢拱架尺寸与隧道或巷道断面相一致，安装时钢拱架与自钻钢钎、钢管或钎杆外露部分接触，采用焊接法固定钢拱架与自钻钢钎、钢管或钎杆接触处，增强支护体整体性；钢拱架的作用是承受顶部自钻钢钎、钢管或钎杆传来的下压力，确保顶板稳固，同时钢拱架和自钻钢钎、钢管或钎杆一起，控制隧道或巷道两帮开挖初期的变形，确保隧道或巷道断面规则；软弱泥化围岩安装钢拱架时，为防止钢拱架在下压力作用下下沉，加固底板拱脚；
（4）隧道或巷道掘进施工：钢拱架安装完成后，掘进施工，采用短掘、短支的施工方式，一次掘进进尺1~2m；
（5）二次支护：当隧道或巷道往前推进后，应对已掘部分进行二次支护加固，保证隧道或巷道长期稳定性，采用喷浆结合钢网施工，喷层厚度要覆盖钢拱架，形成钢钎、钢管或钎杆、钢拱架和喷网的整体式支护结构。
2.根据权利要求1所述的软弱、破碎复杂地质条件下隧道或巷道掘进方法，其特征在于：步骤（2）钢钎、钢管或钎杆作业时按照顺时针或逆时针连续进行，减小相邻钢钎、钢管或钎杆间自钻的相互影响。
3.根据权利要求1或2所述的软弱、破碎复杂地质条件下隧道或巷道掘进方法，其特征在于：步骤（3）加固底板拱脚的方法是采用预制混泥土垫块。
4.根据权利要求1或2所述的软弱、破碎复杂地质条件下隧道或巷道掘进方法，其特征在于：步骤（4）的施工方式中，根据围岩情况采取相应施工方案，对于遇水泥化围岩，采用扒渣机；对软弱破碎带，采用凿岩爆破方式，多打眼少装药；对隧道或巷道断面较大，采用分部开挖的方法，开挖完一个部分，马上进行支护；一次支护方式采用喷浆结合钢网，往前掘进1~2m距离，合理布置钢拱架间距，取0.8~2m，安装钢拱架。
CN201310020712.5A 2013-01-21 2013-01-21 一种软弱、破碎复杂地质条件下隧道或巷道掘进方法 Expired - Fee Related CN103016027B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310020712.5A CN103016027B (zh) 2013-01-21 2013-01-21 一种软弱、破碎复杂地质条件下隧道或巷道掘进方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310020712.5A CN103016027B (zh) 2013-01-21 2013-01-21 一种软弱、破碎复杂地质条件下隧道或巷道掘进方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103016027A CN103016027A (zh) 2013-04-03
CN103016027B true CN103016027B (zh) 2015-05-20

Family

ID=47965070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310020712.5A Expired - Fee Related CN103016027B (zh) 2013-01-21 2013-01-21 一种软弱、破碎复杂地质条件下隧道或巷道掘进方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103016027B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106223961B (zh) * 2016-07-28 2018-11-06 北京昊华能源股份有限公司 一种煤矿回风大巷过断层掘进施工方法
CN106437750B (zh) * 2016-09-21 2019-05-10 福州大学 一种破碎带大断面斜井硐口一次成型支护方法
CN109058583B (zh) * 2018-08-30 2020-12-22 中冶建工集团有限公司 一种手掘式顶管施工用工具管
CN109027419B (zh) * 2018-08-30 2020-12-22 中冶建工集团有限公司 一种手掘式顶管施工方法
CN112502730A (zh) * 2020-11-10 2021-03-16 西北矿冶研究院 一种预防井下岩石破碎段巷道塌方的钢拱架及其支护方法
CN113982630B (zh) * 2021-10-29 2024-04-05 成都未来智隧科技有限公司 一种隧道支护结构
CN114088450B (zh) * 2021-11-16 2024-04-26 中国铁道科学研究院集团有限公司 有砟道床道砟取样方法及设备
CN114000891B (zh) * 2021-12-03 2024-05-14 中铁二十一局集团第二工程有限公司 用于防止隧道超挖的设备及使用方法
CN114607391B (zh) * 2022-04-08 2023-05-09 中南大学 用于地铁隧道松散地层预加固施工方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6390735B1 (en) * 2000-06-30 2002-05-21 Noranda Inc. Apparatus and method for a yieldable tendon mine support
CN102287196A (zh) * 2011-06-29 2011-12-21 大连市市政设计研究院有限责任公司 一种长距离小净距隧道设计方法
CN102562075B (zh) * 2012-03-09 2014-06-11 中交第二公路工程局有限公司 一种大断面软弱围岩隧道三台阶六部短距施工方法
CN102606167B (zh) * 2012-03-16 2014-03-12 西安理工大学 浅埋暗挖隧道横向注浆导管沉降控制施工方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103016027A (zh) 2013-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103016027B (zh) 一种软弱、破碎复杂地质条件下隧道或巷道掘进方法
CN102493822B (zh) 一种通过富水断层影响带的隧道的帷幕注浆施工方法
CN103306687B (zh) 软岩隧道长悬臂水平旋喷变形控制施工方法
CN107762533B (zh) 一种高压富水软弱围岩山岭隧道的超前预注浆方法
CN110242301A (zh) 一种顶板含水层两步骤注浆改性保水采煤方法
CN110318770A (zh) 一种公路隧道半明半暗进洞施工方法
CN107060803B (zh) 一种利用管幕注浆的隧道施工方法
CN109098733B (zh) 大断面隧道在断裂带岩层的快速注浆加固方法
CN102182472B (zh) 隧道塌方空腔的回填修复方法
CN102518470B (zh) 环形截水巷处理冻结管防治水方法
CN101709651A (zh) 海底隧道的注浆堵水方法
CN102660955B (zh) 一种基坑边坡支护的快速施工方法
CN104533467A (zh) 一种高承压水、断层破碎巷道的支护方法
CN104594919A (zh) 软岩巷道可缓冲渐变式双强壳体支护体系及其施工方法
CN109736827A (zh) 城市地铁硬岩地层联络通道高压气体膨胀致裂开挖的方法
CN103306713A (zh) 一种高突煤层穿层钻孔网络化加固方法
CN104847362A (zh) 硬岩地层大跨地铁车站暗挖施工方法
CN110017145A (zh) 一种海域盾构矿山交接隧道洞内连接接头及其施工方法
CN112832802B (zh) 一种针对非对称压力的大底板块支护结构及支护方法
CN108374672A (zh) 一种加固深部矿井松散煤层巷道围岩的方法
CN110905536A (zh) 复杂地层土压盾构在暗挖隧道内接收的施工方法
CN103939115B (zh) 一种半暗挖法施工棚洞的方法及结构
JP4132442B2 (ja) トンネル施工法
RU2485318C1 (ru) Способ строительства станционных тоннелей с малыми осадками земной поверхности
CN108661652B (zh) 矿山法隧道内盾构始发和接收端头加固装置和方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150520

Termination date: 20160121

EXPY Termination of patent right or utility model