CN105888674B - 不同围岩等级下的小净距隧道中夹岩加固方法 - Google Patents

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CN105888674B CN201610312123.8A CN201610312123A CN105888674B CN 105888674 B CN105888674 B CN 105888674B CN 201610312123 A CN201610312123 A CN 201610312123A CN 105888674 B CN105888674 B CN 105888674B
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Abstract

本发明提供了一种不同围岩等级下的小净距隧道中夹岩加固方法,包括:第一步、查阅隧道设计与施工方案,确定中夹岩厚度和高度、钢拱架间距及钢拱架所选用工字钢型号和翼缘宽度;查阅地质勘查报告,确定施工现场地质围岩等级和围岩孔隙率;第二步、先行洞施工超前注浆强化加固;第三步、先行洞施工纵向钢梁加固;第四步、后行洞施工超前注浆强化加固;第五步、后行洞施工纵向钢梁加固。本发明针对不同围岩等级的中夹岩,在隧道开挖前对中夹岩进行超前注浆加固,将超前支护和中夹岩稳定性加固相结合,简化施工步骤;施加纵向钢梁对中夹岩进行加固,强化支护结构。本发明不仅能够保证中夹岩的稳定性,而且能够有效地简化施工工艺,加快施工进度。

Description

不同围岩等级下的小净距隧道中夹岩加固方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种隧道工程技术领域中的施工方法,具体地,涉及一种不同围岩等 级下的小净距隧道中夹岩加固方法。
背景技术
[0002] 在小净距隧道施工中,中夹岩是位于小净距隧道双拱结构中间部位的岩体,对保 持隧道稳定及支撑隧道上部结构具有重要作用。小净距隧道施工过程中,在中夹岩处出现 应力集中和二次应力场叠加而易发生失稳现象,当围岩条件为I级、II级围岩时,中夹岩能 够保持较好的稳定性,当围岩条件为III级、IV级、V级围岩时,中夹岩则易发生开裂和掉块, V级围岩条件下还会发生坍塌现象,因此在施工时如何保证软弱围岩条件下中夹岩的稳定 性,是小净距隧道施工的关键。现有中夹岩加固措施通常为注浆小导管预加固和水平贯通 锚杆施加预应力加固,一方面注浆小导管预加固对中夹岩的加固作用效果有限,另一方面 水平贯通锚杆施加预应力加固是在左右隧道开挖完成后进行,加固措施相对滞后,同时会 减弱注浆小导管的预加固作用;现有中夹岩加固措施未考虑不同围岩等级对加固效果的影 响;此外,该方法还存在工序繁多、工艺复杂和施工进度缓慢等缺点。如何在保证中夹岩加 固强度的同时,结合围岩条件,简化施工工艺,减少施工成本,已成为小净距隧道施工的重 点之一O
[0003] 经对现有技术文献检索发现,申请专利号为:201210311959.8,公开号为: CN103628884A,专利名称为:小净距隧道中夹岩加固方法。该专利自述为“a、在隧洞开挖前 施作超前大管棚,其布置于隧洞外围岩体内,且布置范围从原理中夹岩一侧的拱肩处经拱 顶后延伸至靠近中夹岩一侧的拱脚处,各大管棚均沿隧洞轴向布置;b、进行隧洞的分部开 挖支护,并在开挖靠近中夹岩侧土体前,施作小导管进行注浆,二次加固,小导管位于隧洞 靠近中夹岩一侧,并从隧洞的拱肩延伸至拱脚处。”该专利虽然简化了水平贯通锚杆施加预 应力加固的施工步骤,但对中夹岩进行了超前管棚和注浆小导管注浆重复性加固,工序复 杂;注浆小导管布置范围从隧道远离中夹岩一侧的拱肩延伸至靠近中夹岩一侧的拱脚,布 设范围大,施工周期长;未提出针对不同围岩条件的中夹岩加固措施。
发明内容
[0004] 针对现有技术中的缺陷,本发明提出一种不同围岩等级下的小净距隧道中夹岩加 固方法,针对不同围岩等级的中夹岩,在隧道开挖前对中夹岩进行超前注浆加固,将超前支 护和中夹岩稳定性加固相结合,简化施工步骤;施加纵向钢梁对中夹岩进行加固,强化支护 结构。本发明不仅能够保证中夹岩的稳定性,而且能够有效地简化施工工艺,加快施工进 度。
[0005] 本发明方法是通过以下技术方案实现的:
[0006] —种不同围岩等级下的小净距隧道中夹岩加固方法,包括以下步骤:
[0007] 第一步、查阅隧道设计与施工方案,确定中夹岩厚度D、中夹岩高度H、钢拱架间距 Cl1以及钢拱架所选用工字钢的型号和翼缘宽度d2;查阅地质勘查报告,确定施工现场地质围 岩等级和围岩孔隙率η;
[0008] 第二步、先行洞施工超前注浆强化加固,包括:
[0009] (1)隧道先行洞开挖前,根据施工现场地质围岩等级,沿开挖面和中夹岩的连接线 布设先行洞超前注浆孔,布设范围为从隧道拱脚至隧道拱肩;
[0010] (2)采用冲击风钻进行先行洞超前注浆孔钻孔,钻孔后彻底清孔,利用冲击风钻将 先行洞注浆小导管顶入先行洞超前注浆孔中,注入注浆浆液,其中:先行洞单管注浆量为 Q1,注浆压力为P;
[0011] 第三步、先行洞施工纵向钢梁加固,包括:
[0012] (1)在隧道先行洞完成钢拱架的施工后,在各排钢拱架之间施作纵向钢梁;
[0013] (2)将纵向钢梁平置于钢拱架之间,并保持腹板水平,将纵向钢梁的突出腹板置于 钢拱架翼缘之间,采用焊接方式在纵向钢梁焊接端将纵向钢梁和钢拱架连接;
[0014] 第四步、后行洞施工超前注浆强化加固,包括:
[0015] (1)隧道后行洞开挖前,根据先行洞超前注浆孔布设情况,沿开挖面和中夹岩的连 接线布设后行洞超前注浆孔,布设范围为从隧道拱脚至隧道拱肩;
[0016] (2)采用冲击风钻进行后行洞超前注浆孔钻孔;钻孔后彻底清孔,利用冲击风钻将 后行洞注浆小导管顶入后行洞超前注浆孔中,注入注浆浆液,其中:后行洞单管注浆量为 Q2,注浆压力为P;
[0017] 第五步、后行洞施工纵向钢梁加固,包括:
[0018] (1)在隧道后行洞完成钢拱架的施工后,在各排钢拱架之间施作纵向钢梁;
[0019] (2)将纵向钢梁平置于钢拱架之间,并保持腹板水平,将纵向钢梁焊接端的突出腹 板置于钢拱架前后翼缘之间,在纵向钢梁焊接端将纵向钢梁和钢拱架连接;
[0020] 对于IV级、V级围岩,所述后行洞中纵向钢梁布设位置的确定方法与先行洞中纵向 钢梁的布设位置确定方法相同;
[0021] 对于I级、II级、III级围岩,无需施作纵向钢梁。
[0022] 优选地,第一步中:
[0023] 所述中夹岩为先行洞与后行洞之间、隧道内侧墙拱肩至拱脚部位;
[0024] 所述中夹岩厚度D为先行洞与后行洞之间的距离;
[0025] 所述中夹岩高度H为隧道内侧墙拱肩至拱脚的距离;
[0026] 所述钢拱架为小净距隧道初期支护钢拱架;
[0027] 所述钢拱架间距Cl1为相邻钢拱架翼缘之间的距离。
[0028] 更优选地,所述先行洞为小净距隧道中先进行开挖的隧道;所述后行洞为小净距 隧道中后进行开挖的隧道。
[0029] 优选地,第二步中,所述先行洞施工超前注浆强化加固针对于III级、IV级、V级围 岩,在I级、II级围岩条件下无需进行超前注浆强化加固。
[0030] 优选地,第二步⑴中,所述先行洞超前注浆孔沿隧道环向布设间隔为I1,11按下式 计算:
[0031] I1 = Ctl
[003U 式中:ct为布设间隔控制系数,在III级围岩条件下ct取1.0,在IV级围岩条件下(!取 0.8,在V级围岩条件下α取ο. 6; 1为布设间隔基准值,取0.5m。
[0033] 优选地,第二步⑴中,所述先行洞超前注浆孔沿隧道纵向布设间隔为12,12按下式 计算:
[0034]
Figure CN105888674BD00071
[0035] 优选地,第二步的⑵中:
[0036] 所述先行洞超前注浆孔轴向水平且与隧道轴线成45°;
[0037] 所述先行洞超前注浆孔直径大于先行洞注浆小导管外径IOmm;
[0038] 所述先行洞超前注浆孔孔深比先行洞注浆小导管长度Ld、20cm。
[0039] 更优选地,所述先行洞注浆小导管的材质为热乳无缝钢管;
[0040] 所述先行洞注浆小导管长度L1按下式计算:
[0041]
Figure CN105888674BD00072
[0042] 式中:β为折减系数,取值为0.8〜0.9; D为中夹岩厚度,m。
[0043] 更优选地,所述先行洞注浆小导管的外径为40〜50mm、壁厚为4〜6mm;在先行洞注 浆小导管的管尾IOcm处设置有一圆环钢筋箍,其外径为6mm;先行洞注浆小导管的端头加工 成圆锥形并封焊密实,且保持管身顺直。
[0044] 更优选地,沿所述先行洞注浆小导管的管身设置四排溢浆孔,溢浆孔孔径为6mm, 溢浆孔孔距为12cm且呈梅花形排列;先行洞注浆小导管的后端40cm范围内不设溢浆孔。
[0045] 优选地,第二步的(2)中,所述注浆浆液选用超细水泥-水玻璃双浆液,其中:浆液 水灰比为1:1,水泥楽和水玻璃体积比为2:1。
[0046] 优选地,第二步的⑵中,所述先行洞单管注浆量Q1按下式计算:
[0047] Qi = n3TR2Liyi γ λ
[0048] 式中:η为围岩孔隙率;R为浆液扩散半径,取0.711;Ι^为先行洞注浆小导管长度,m; μι为先行洞围岩填充系数,取〇. 65; γ为注浆损耗系数,取1.1;λ为注浆量控制系数,在III 级围岩条件下λ取1.0,在IV级围岩条件下λ取0.85,在V级围岩条件下λ取0.75。
[0049] 优选地,第二步的(2)中,所述注浆压力P根据中夹岩的围岩等级确定:在III级围 岩条件下P为l.OMPa,在IV级围岩条件下P为0.7MPa,在V级围岩条件下P为0.5MPa。
[0050] 优选地,第三步⑴中:
[0051] 对于IV级围岩,所述纵向钢梁施作位置为拱脚处、距离拱脚0.3H和0.7H处;对于V 级围岩,纵向钢梁施作位置为拱脚处、距离拱脚〇. 2H、0.5H和0.9H处;对于I级、II级、III级 围岩,无需施作纵向钢梁。
[0052] 更优选地,所述纵向钢梁的材质为与钢拱架型号相同的工字钢,其腹板长度为相 邻钢拱架腹板之间的距离、翼缘长度为相邻钢拱架翼缘之间的距离。
[0053] 优选地,第三步⑵中:
[0054] 所述突出腹板为纵向钢梁中超出两侧翼缘的腹板部分,其长度为0.5d2;
[0055] 所述纵向钢梁焊接端为在纵向钢梁两端的突出腹板及翼缘端。
[0056] 优选地,第四步中,所述后行洞施工超前注浆强化加固针对于III级、IV级、V级围 岩,在I级、II级围岩条件下无需进行超前注浆强化加固。
[0057] 优选地,第四步⑴中:
[0058] 所述后行洞超前注浆孔的环向布设位置与先行洞超前注浆孔交错布设;
[0059] 所述后行洞超前注浆孔沿隧道环向布设间隔与先行洞超前注浆孔沿隧道环向布 设间隔相同;
[0060] 所述后行洞超前注浆孔的纵向布设位置与先行洞超前注浆孔对称。
[0061] 优选地,第四步⑵中:
[0062] 所述后行洞超前注浆孔轴向水平且与隧道轴线成45° ;
[0063] 所述后行洞超前注浆孔直径大于后行洞注浆小导管外径IOmm;
[0064] 所述后行洞超前注浆孔孔深比后行洞注浆小导管长度LM、20cm,其中1^与先行洞 注浆小导管长度1^相同。
[0065] 更优选地,所述后行洞注浆小导管的材质为热乳无缝钢管。
[0066] 更优选地,所述后行洞注浆小导管的外径为40〜50mm、壁厚为4〜6mm;在后行洞注 浆小导管的管尾IOcm处设置有一圆环钢筋箍,其外径为6mm;后行洞注浆小导管的端头加工 成圆锥形并封焊密实,且保持管身顺直。
[0067] 更优选地,沿所述后行洞注浆小导管的管身设置四排溢浆孔,溢浆孔孔径为6mm; 后行洞注浆小导管的管身前端至〇. SL2范围内溢浆孔孔距为20cm,其余部位溢浆孔孔距为 12cm且呈梅花形排列;后行洞注浆小导管的后端40cm范围内不设溢浆孔。
[0068] 优选地,第四步⑵中:
[0069] 所述后行洞单管注浆量出按下式计算:
[0070] Q2 = nJiR2L2y2 γ 入
[0071] 式中:η为围岩孔隙率;R为浆液扩散半径,取0.711;L2为后行洞注浆小导管长度,m; μ2为后行洞围岩填充系数,取0.25; γ为注浆损耗系数;λ为注浆量控制系数。
[0072] 与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
[0073] 本发明提供了一种不同围岩等级下的小净距隧道中夹岩加固方法,针对不同围岩 等级的中夹岩,能够有效减小小净距隧道中夹岩的变形和作用在支护结构上的荷载,提高 钢拱架稳定性,减小因先行洞、后行洞不对称施工引起的剪切应力,强化支护结构,简化施 工工艺。
附图说明
[0074] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显:
[0075] 图1为本发明实施例中超前注浆强化加固横断面示意图;
[0076] 图2为本发明实施例中超前注浆强化加固剖面示意图;
[0077] 图3a、图3b为本发明一实施例的先行洞超前注浆管、后行洞超前注浆管示意图;
[0078] 图4a、图4b为本发明一实施例的纵向钢梁焊接不意图;
[0079] 图中:1为先行洞注浆小导管,2为后行洞注浆小导管,3为隧道拱肩,4为隧道拱脚, 5为中夹岩,6为圆环钢筋箍,7为溢浆孔(孔距12cm),8为溢浆孔(孔距20cm),9为纵向钢梁, 10为焊接端,11为钢拱架。
具体实施方式
[0080] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术 人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明 的保护范围。
[0081] 本实施例提供一种不同围岩等级下的小净距隧道中夹岩加固方法,用于某小净距 隧道,工程地质围岩等级为IV级围岩,围岩孔隙率3%,爆破法开挖,开挖前进行超前注浆小 导管预支护,开挖后进行118工字钢拱架+钢筋网+喷射混凝土初期支护,钢拱架间距74cm。 隧道先行洞与后行洞尺寸一致,单洞跨度11.12m,高8.76m,中夹岩厚度4.5〜6m,高度5.2m。
[0082] 如图所示,本实施例提供一种不同围岩等级下的小净距隧道中夹岩加固方法,所 述方法的具体施工步骤如下:
[0083] 步骤一、查阅隧道设计与施工方案,确定中夹岩厚度D为4.5〜6m、高度H为5.2m,钢 拱架11间距Cl1为74cm,钢拱架11所选用工字钢的型号为118工字钢,钢拱架11所选用工字钢 的翼缘宽度山为94_;查阅地质勘查报告,确定施工现场地质围岩等级为IV级围岩、围岩孔 隙率η为3 %。
[0084] 步骤二、先行洞施作超前注浆强化加固(需要说明的是先行洞施工超前注浆强化 加固针对于III级、IV级、V级围岩,在I级、II级围岩条件下无需进行超前注浆强化加固),具 体地:
[0085] (1)隧道先行洞开挖前,根据施工现场IV级围岩的地质情况,沿开挖面和中夹岩的 连接线布设先行洞超前注浆孔,先行洞超前注浆孔沿隧道环向布设间隔为h,其满足公式I1 =a 1 (α为布设间隔控制系数,在IV级围岩条件下α取〇. 8; 1为布设间隔基准值,取0.5m),得 至Ij :1ι = α1 = 0.8X0.5 = 0.4m,单次环向布设所需超前注楽孔为14个,布设范围为从隧道拱 脚至隧道拱肩,先行洞超前注浆孔沿隧道纵向布设间隔为12,其满足公式
Figure CN105888674BD00091
,得到:
Figure CN105888674BD00092
;具体布设情况如图1、图2所示。
[0086] (2)采用冲击风钻进行先行洞超前注浆孔钻孔,先行洞超前注浆孔轴向水平且与 隧道轴线成45°,先行洞超前注浆孔直径为50mm,5.5m注浆小导管的先行洞超前注浆孔孔深 为5.3m,6m注浆小导管的先行洞超前注浆孔孔深为5.8m,6.5m注浆小导管的先行洞超前注 浆孔孔深为6.3m,7m注浆小导管的先行洞超前注浆孔孔深为6.8m;钻孔后彻底清孔,利用冲 击风钻将先行洞注浆小导管1顶入孔中,注入注浆浆液,先行洞单管注浆量满足公式= Q1 = Ii JiR2Liyi γ λ (n为围岩孔隙率,n为3 % ; R为浆液扩散半径,取0.71 i; L1S先行洞注浆小导管长 度;μι为先行洞围岩填充系数,取〇. 65; γ为注浆损耗系数,取1.1; λ为注浆量控制系数,在 IV级围岩条件下λ取0.85),从而得到Q1:
[0087] Q1 = IiJTR2Liyi γ λ = ηπ (〇 · 71i) 2Liyi γλ = 〇· 03 ΧπΧ (0.7X0.4) 2X Li Χ0.65 Χ1.1 X 0.85,其中:5.5m先行洞注浆小导管1单管注浆量为2.47 X 10_2m3、6m先行洞注浆小导管I 单管注浆量为2.69 X 10_2m3、6.5m先行洞注浆小导管1单管注浆量为2.92 X 1〇Λι3、7m先行洞 注浆小导管1单管注浆量为3.14Xl(T2m3;注浆压力P根据中夹岩的围岩等级确定,在IV级围 岩条件下P为〇.7MPa。
[0088] 本实施例中,所述先行洞注浆小导管1的材质为热乳无缝钢管。
[0089] 本实施例中,所述先行洞注浆小导管1的长度按照公式
Figure CN105888674BD00093
计算,式中:β取 值为0.8〜0.9,中夹岩厚度D取值为4.5〜6m;
[0090] 当先行洞超前注浆孔布设点处中夹岩厚度为4.5〜4.8m时,则所需先行洞注浆小 导管1长度为5.5m;
[0091] 当先行洞超前注浆孔布设点处中夹岩厚度为4.8〜5.3m时,则所需先行洞注浆小 导管1长度为6m;
[0092] 当先行洞超前注浆孔布设点处中夹岩厚度为5.3〜5.7m时,则所需先行洞注浆小 导管1长度为6.5m;
[0093] 当先行洞超前注浆孔布设点处中夹岩厚度为5.7〜6m时,则所需先行洞注浆小导 管1长度为7m。
[0094] 本实施例中,所述先行洞超前注浆孔单次环向布设,需:5.5m注浆小导管7根、6m注 楽小导管4根、6.5m注楽小导管1根、7m注楽小导管2根。
[0095] 本实施例中,所述先行洞注浆小导管1的外径为40mm、壁厚为5mm;先行洞注浆小导 管1的圆环钢筋箍6的外径为6_,且设置在管尾IOcm处;先行洞注浆小导管1的端头加工成 圆锥形并封焊密实,且保持管身顺直,具体结构如图3a所示。
[0096] 本实施例中,所述先行洞注浆小导管1的溢浆孔7沿管身设置四排,溢浆孔7孔径为 6mm,溢浆孔7孔距为12cm且呈梅花形排列;先行洞注浆小导管1的后端40cm范围内不设溢浆 孔;具体结构如图3a所示。
[0097] 本实施例中,所述注浆浆液选用超细水泥-水玻璃双浆液,其中:浆液水灰比为1: 1,水泥楽和水玻璃体积比为2:1。
[0098] 步骤三、先行洞施工纵向钢梁辅助加固,具体地:
[0099] (1)在隧道先行洞完成钢拱架11的施工后,在各排钢拱架11之间施作纵向钢梁;本 实施例所述纵向钢梁的施作位置为拱脚处、距离拱脚0.3H和0.7H处,单次环向施作需三根 纵向钢梁;
[0100] (2)将纵向钢梁平置于钢拱架11之间,保持腹板水平,将纵向钢梁焊接端10的突出 腹板置于钢拱架11的前后翼缘之间,采用焊接方式在纵向钢梁焊接端10将纵向钢梁和钢拱 架11连接(具体结构如图4a、图4b所示)。
[0101] 本实施例中,所述纵向钢梁材质为118工字钢,其腹板长度为74cm、翼缘长度为 64.6cm〇
[0102] 本实施例中,所述突出腹板长度为47mm。
[0103] 步骤四、后行洞施工超前注浆强化加固(需要说明的是,后行洞施工超前注浆强化 加固针对于III级、IV级、V级围岩,在I级、II级围岩条件下无需进行超前注浆强化加固),具 体地:
[0104] (1)隧道后行洞开挖前,根据先行洞超前注浆孔布设情况,沿开挖面和中夹岩的连 接线布设后行洞超前注浆孔,后行洞超前注浆孔的环向布设位置与先行洞超前注浆孔交错 布设,后行洞超前注浆孔沿隧道环向布设间隔为0.4m,单次环向布设所需超前注浆孔为13 个,后行洞超前注浆孔的纵向布设位置与先行洞超前注浆孔对称(具体布设情况如图1、图2 所示);
[0105] (2)采用冲击风钻进行后行洞超前注浆孔钻孔,后行洞超前注浆孔轴向水平且与 隧道轴线成45°,后行洞超前注浆孔直径为50mm,5.5m注浆小导管的先行洞超前注浆孔孔深 为5.3m,6m注浆小导管的先行洞超前注浆孔孔深为5.8m,6.5m注浆小导管的先行洞超前注 浆孔孔深为6.3m,7m注浆小导管的先行洞超前注浆孔孔深为6.8m;钻孔后彻底清孔,利用冲 击风钻将后行洞注浆小导管2顶入孔中,注入注浆浆液,后行洞单管注浆量Q2满足公式:Q2 = nJiR2L2y2 γ λ (η为围岩孔隙率,为3 % ; R为浆液扩散半径;L2为后行洞注浆小导管长度;μ2为后 行洞围岩填充系数,取0.25; γ为注浆损耗系数;λ为注浆量控制系数),从而得到Q2:
[0106] Q2 = IiJiR2L2P2 γ λ = ηπ (〇 · 71i) 2L2P2 γλ = 〇· 03 ΧπΧ (0.7X0.4) 2X L2 Χ0.25 Χ1.1 X 0.85:其中:5.5m后行洞注浆小导管2单管注浆量为9.50 X 10_3m3、6m后行洞注浆小导管2 单管注浆量为1.04 X 10_2m3、6.5m后行洞注浆小导管2单管注浆量为1.12 X 10_2m3、7m后行洞 注浆小导管2单管注浆量为1.21 X 10_2m3;注浆压力P为0.7MPa。
[0107] 本实施例中,所述后行洞注浆小导管2的材质为热乳无缝钢管。
[0108] 本实施例中,所述后行洞注浆小导管2的长度L2与先行洞注浆小导管1的长度1^相 同,分别为:
[0109] 当后行洞超前注浆孔布设点处中夹岩厚度为4.5〜4.8m时,则所需后行洞注浆小 导管2的长度为5.5m;
[0110] 当后行洞超前注浆孔布设点处中夹岩厚度为4.8〜5.3m时,则所需后行洞注浆小 导管2的长度为6m;
[0111] 当后行洞超前注浆孔布设点处中夹岩厚度为5.3〜5.7m时,则所需后行洞注浆小 导管2的长度为6.5m;
[0112] 当后行洞超前注浆孔布设点处中夹岩厚度为5.7〜6m时,则所需后行洞注浆小导 管2的长度为7m。
[0113] 本实施例中,所述后行洞超前注浆孔单次环向布设需:5.5m注浆小导管7根、6m注 楽小导管3根、6.5m注楽小导管2根、7m注楽小导管1根。
[0114] 本实施例中,所述后行洞注浆小导管2的外径为40mm、壁厚为5_;后行洞注浆小导 管2的圆环钢筋箍6外径为6mm,且设置在管尾IOcm处;后行洞注浆小导管2的端头加工成圆 锥形并封焊密实,且保持管身顺直(具体结构如图3b所示)。
[0115] 本实施例中,所述后行洞注浆小导管2的溢浆孔7、8沿管身设置四排,溢浆孔7、8孔 径均为6mm;后行洞注浆小导管2的管身前端至0.8L范围内的溢浆孔8的孔距为20cm,其余部 位溢浆孔7的孔距为12cm,且呈梅花形排列;后行洞注浆小导管2的后端40cm范围内不设溢 浆孔(具体结构如图3b所示)。
[0116] 本实施例中,所述注浆浆液选用超细水泥-水玻璃双浆液:浆液水灰比为1:1,水泥 浆和水玻璃体积比为2:1。
[0117] 步骤五、后行洞施工纵向钢梁辅助加固,具体地:
[0118] (1)在隧道后行洞完成钢拱架11的施工后,在各排钢拱架11之间施作纵向钢梁,本 实施例中纵向钢梁施作位置为拱脚处、距离拱脚0.3H和0.7H处,单次环向施作需3根纵向钢 梁;
[0119] (2)将纵向钢梁平置于钢拱架11之间,并保持腹板水平,将纵向钢梁焊接端10的突 出腹板置于钢拱架11前后翼缘之间,采用焊接方式在纵向钢梁焊接端10将纵向钢梁和钢拱 架11连接(具体结构如图4a、图4b所示)。
[0120] 本实施例很好地克服了现有技术中小净距隧道中夹岩加固工序多、工艺复杂、进 度缓慢等缺点,在保证中夹岩的稳定性上,施工工艺简单,操作性强,易组织,可以达到加快 施工进度的目的。
[0121] 尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但应当认识到上述描 述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于本发明的多 种修改和替代都将是显而易见的。因此,本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
[0122] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述 特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影 响本发明的实质内容。

Claims (4)

1. 一种不同围岩等级下的小净距隧道中夹岩加固方法,其特征在于,包括以下步骤: 第一步、查阅隧道设计与施工方案,确定中夹岩厚度D、中夹岩高度H、钢拱架间距cb以及 钢拱架所选用工字钢的型号和翼缘宽度d2;查阅地质勘查报告,确定施工现场地质围岩等 级和围岩孔隙率η; 第二步、先行洞施工超前注浆强化加固,包括: (1) 隧道先行洞开挖前,根据施工现场地质围岩等级,沿开挖面和中夹岩的连接线布设 先行洞超前注浆孔; (2) 采用冲击风钻进行先行洞超前注浆孔钻孔;钻孔后彻底清孔,利用冲击风钻将先行 洞注浆小导管顶入先行洞超前注浆孔中,注入注浆浆液,其中:先行洞单管注浆量为Q1,注 浆压力为Ρ; 第三步、先行洞施工纵向钢梁加固,包括: (1) 在隧道先行洞完成钢拱架的施工后,在各排钢拱架之间施作纵向钢梁; (2) 将纵向钢梁平置于钢拱架之间,并保持腹板水平,将纵向钢梁的突出腹板置于钢拱 架翼缘之间,采用焊接方式在纵向钢梁焊接端将纵向钢梁和钢拱架连接; 第四步、后行洞施工超前注浆强化加固,包括: (1) 隧道后行洞开挖前,根据先行洞超前注浆孔布设情况,沿开挖面和中夹岩的连接线 布设后行洞超前注浆孔; (2) 采用冲击风钻进行后行洞超前注浆孔钻孔;钻孔后彻底清孔,利用冲击风钻将后行 洞注浆小导管顶入后行洞超前注浆孔中,注入注浆浆液,其中:后行洞单管注浆量为Q2,注 浆压力为Ρ; 第五步、后行洞施工纵向钢梁加固,包括: (1) 在隧道后行洞完成钢拱架的施工后,在各排钢拱架之间施作纵向钢梁; (2) 将纵向钢梁平置于钢拱架之间,并保持腹板水平,将纵向钢梁焊接端的突出腹板置 于钢拱架前后翼缘之间,在纵向钢梁焊接端将纵向钢梁和钢拱架连接; 对于IV级、V级围岩,所述后行洞中纵向钢梁布设位置的确定方法与先行洞中纵向钢梁 的布设位置确定方法相同; 对于I级、II级、III级围岩,无需施作纵向钢梁; 其中: 第二步⑴中: 所述先行洞超前注浆孔沿隧道环向布设间隔为ll·,I1按下式计算: 1ι = α1 式中:α为布设间隔控制系数,在III级围岩条件下α取1.0,在IV级围岩条件下α取0.8, 在V级围岩条件下α取0.6; 1为布设间隔基准值,取0.5m; 所述先行洞超前注浆孔沿隧道纵向布设间隔为h,I2按下式计算: /,=V2/!; 第二步的⑵中: 所述先行洞超前注浆孔轴向水平且与隧道轴线成45°; 所述先行洞超前注浆孔直径大于先行洞注浆小导管外径IOmm; 所述先行洞超前注浆孔孔深比先行洞注浆小导管长度Ld、20cm,其中:L1按下式计算: Lx =4ϊβ〇 式中:β为折减系数,取值为0.8〜0.9;D中夹岩厚度,m; 所述先行洞注浆小导管的材质为热乳无缝钢管; 所述先行洞注楽小导管的外径为40〜50mm、壁厚为4〜6mm;在先行洞注楽小导管的管 尾IOcm处设置有一圆环钢筋箍,其外径为6_;先行洞注浆小导管的端头加工成圆锥形并封 焊密实,且保持管身顺直; 沿所述先行洞注浆小导管的管身设置四排溢浆孔,溢浆孔孔径为6mm,溢浆孔孔距为 12cm且呈梅花形排列;先行洞注浆小导管的后端40cm范围内不设溢浆孔; 所述注浆浆液选用超细水泥-水玻璃双浆液,其中:浆液水灰比为1:1,水泥浆和水玻璃 体积比为2:1; 所述先行洞单管注浆量&按下式计算: Qi=nJiR2Liyi γ λ 式中:η为围岩孔隙率;R为浆液扩散半径,取0.711;Ι^为先行洞注浆小导管长度, 先行洞围岩填充系数,取〇.65; γ为注浆损耗系数,取1.1;λ为注浆量控制系数,在III级围 岩条件下λ取1.0,在IV级围岩条件下λ取0.85,在V级围岩条件下λ取0.75; 所述注浆压力P根据中夹岩的围岩等级确定:在III级围岩条件下P为l.OMPa,在IV级围 岩条件下P为〇.7MPa,在V级围岩条件下P为0.5MPa; 第三步⑴中: 对于IV级围岩,所述纵向钢梁施作位置为拱脚处、距离拱脚0.3H和0.7H处;对于V级围 岩,纵向钢梁施作位置为拱脚处、距离拱脚0.2H、0.5H和0.9H处;对于I级、II级、III级围岩, 无需施作纵向钢梁; 所述纵向钢梁的材质为与钢拱架型号相同的工字钢,其腹板长度为相邻钢拱架腹板之 间的距离、翼缘长度为相邻钢拱架翼缘之间的距离; 第四步⑵中: 所述后行洞超前注浆孔轴向水平且与隧道轴线成45°; 所述后行洞超前注浆孔直径大于后行洞注浆小导管外径IOmm; 所述后行洞超前注浆孔孔深比后行洞注浆小导管长度LM、20cm,其中L2与先行洞注浆 小导管长度L1相同; 所述后行洞注浆小导管的材质为热乳无缝钢管; 所述后行洞注楽小导管的外径为40〜50mm、壁厚为4〜6mm;在后行洞注楽小导管的管 尾IOcm处设置有一圆环钢筋箍,其外径为6_;后行洞注浆小导管的端头加工成圆锥形并封 焊密实,且保持管身顺直; 沿所述后行洞注浆小导管的管身设置四排溢浆孔,溢浆孔孔径为6_;后行洞注浆小导 管的管身前端至〇. SL2范围内溢浆孔孔距为20cm,其余部位溢浆孔孔距为12cm且呈梅花形 排列;后行洞注浆小导管的后端40cm范围内不设溢浆孔; 所述后行洞单管注浆量Q2按下式计算: Q2=nJiR2L2y2 γ λ 式中:η为围岩孔隙率;R为浆液扩散半径,取0.711;L2为后行洞注浆小导管长度,πι;μ2* 后行洞围岩填充系数,取0.25; γ为注浆损耗系数;λ为注浆量控制系数。
2. 根据权利要求1所述的一种不同围岩等级下的小净距隧道中夹岩加固方法,其特征 在于,第一步中: 所述中夹岩为先行洞与后行洞之间、隧道内侧墙拱肩至拱脚部位,其中:先行洞为小净 距隧道中先进行开挖的隧道,后行洞为小净距隧道中后进行开挖的隧道; 所述中夹岩厚度D为先行洞与后行洞之间的距离,中夹岩高度H为隧道内侧墙拱肩至拱 脚的距离; 所述钢拱架为小净距隧道初期支护钢拱架,钢拱架间距Cl1为相邻钢拱架翼缘之间的距 离。
3. 根据权利要求1所述的一种不同围岩等级下的小净距隧道中夹岩加固方法,其特征 在于,第二步⑵中: 所述突出腹板为纵向钢梁中超出两侧翼缘的腹板部分,其长度为〇.5d2; 所述纵向钢梁焊接端为在纵向钢梁两端的突出腹板及翼缘端。
4. 根据权利要求1所述的一种不同围岩等级下的小净距隧道中夹岩加固方法,其特征 在于,第四步⑴中: 所述后行洞超前注浆孔的环向布设位置与先行洞超前注浆孔交错布设; 所述后行洞超前注浆孔沿隧道环向布设间隔与先行洞超前注浆孔沿隧道环向布设间 隔相同; 所述后行洞超前注浆孔的纵向布设位置与先行洞超前注浆孔对称。
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