CN106050277B - 一种软塑坍塌体岩溶隧道加固工艺 - Google Patents

一种软塑坍塌体岩溶隧道加固工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种软塑坍塌体岩溶隧道加固工艺，它包括以下具体过程：第一步，对隧道洞顶地表坍滑体进行卸载，对地表错台、裂缝范围内坡面进行整理、夯实，施工多余的土体孤石清除外运；第二步，对隧道地表进行注浆加固，在软弱层部位打设钢管桩，向软弱层高压灌注水泥浆；第三步，洞内钢支撑支护，钢支撑分为三台阶开挖施做，共4道横撑，采用机械加人工配合；第四步，径向注浆加固，采用锚管注浆加固围岩；第五步，换拱作业，在未侵限位置钢架接头处增设2根Φ42锁脚锚管，锁脚锚管长5m并注浆加固，采用U型卡固定锁脚锚管后逐榀拆换钢架；换拱预留变形量进行开挖，洞壁背后空洞采用喷混凝土回填密实；第六步，施作初支。

Description

一种软塑坍塌体岩溶隧道加固工艺
技术领域
本发明涉及一种岩溶隧道加固工艺，特别是涉及一种软塑坍塌体岩溶隧道加固工艺。
背景技术
隧道工程由于埋深大、洞身长、地质条件复杂，在修建过程中，将会遇到一系列特殊的地质问题，如: 岩溶、软弱破碎带、节理发育围岩、断层等问题，其中又以岩溶隧道最为常见，危害性也最大，由于其发生过程突然和部位不易正确判定，其规模和动力特征很难预测，加之地下工程空间有限，往往给工程施工带来极大危害，造成大量围岩失稳，堵塞隧道，淹埋设备，隧道报废或人身伤亡事故，使工程建设遭受严重损失，影响长期运营及地表的生态环境。目前，针对软塑坍塌体岩溶隧道加固没有一套全面安全可行的加固工艺。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种软塑坍塌体岩溶隧道加固工艺，以克服现有技术存在的施工时易发生洞内涌水、涌泥和地表塌陷、初支易坍塌变形等涉及隧道施工安全和质量的不足。
本发明采取以下技术方案：通过采取地表注浆、地表卸载，洞内钢支撑支护，径向注浆，换拱的措施对软塑坍塌体岩溶隧道进行加固。具体过程如下：第一步，对隧道洞顶地表坍滑体进行卸载，对地表错台、裂缝范围内坡面进行整理、夯实，施工多余的土体孤石清除外运；第二步，对隧道地表采用注浆的方式进行加固，在软弱层部位打设钢管桩，通过灌浆管向软弱层高压灌注水泥浆，形成胶状水泥固结体；第三步，洞内钢支撑支护，钢支撑分为三台阶开挖施做，共4道横撑，采用机械加人工配合；第四步，径向注浆加固，采用锚管进行注浆加固围岩；第五步，换拱作业，在未侵限位置钢架接头处增设锁脚锚管，锁脚锚管长5m并注浆加固，采用U型卡固定锁脚锚管后逐榀拆换钢架；换拱按15cm预留变形量进行开挖，洞壁背后空洞采用喷混凝土回填密实；第六步，施作初支。
在第二步，注浆钢花管采用Φ75mm的钢花管，注浆孔间距为0.8m，排间距也为0.8m，注浆压力宜控制在1.0～1.5Mpa之间。
在第三步，洞内支撑上下布置4道，沿线路方向，每4m一道，钢支撑及牛腿支撑的组装为洞内组装，利用两台挖机把钢支撑提升到第一道钢支撑安装位置，缓慢、平缓的放在牛腿支撑上，在安装过程中要保证每道钢支撑长度与两牛腿之间净空尺寸小于68mm～100mm,便于钢支撑安装。第二至第四道钢支撑安装同上。
在第四步，采用Φ42×3.5mm，L=5.0m锚管进行径向注浆加固围岩，锚管纵、环向间距0.8m，梅花形布置。注浆孔采用风机钻开孔，孔径为50mm。注浆采用水泥浆，水灰比1：1，注浆压力不小于1.0MPa。
在第五步，换拱采用风镐凿除原有拱架，然后使用切割机将钢架割除。因换拱过程中会造成上部钢架悬空，为防止结构失稳，在未侵限位置钢架接头处增设2根Φ42锁脚锚管，并注浆加固，采用U型卡固定锁脚锚管后逐榀拆换钢架。
在第五步，当换拱换到横撑位置时，在所拆横撑附近增加临时横撑加固，按“先装后拆”原则拆除该处横撑。
本发明采用地表卸载减轻隧道承载、采用地表注浆方法进行地表加固；采用钢支撑、径向注浆、换拱等洞内加固措施保证隧洞施工安全。
附图说明
图1为本发明的软塑坍塌体岩溶隧道加固流程图
图2为本发明的地表注浆施工工艺流程图；
图3为本发明的换拱工艺流程图。
具体实施方式
本发明的实施例：
本发明采取以下技术方案：通过采取地表注浆、地表卸载，洞内钢支撑支护，径向注浆，换拱的措施对软塑坍塌体岩溶隧道进行加固。过程如下：
第一步，为减少滑体重量和下滑力、减轻隧道承压，对隧道洞顶地表坍滑体进行卸载，包括对地表错台、裂缝范围内坡面进行全面整理、夯实，施工多余的土体孤石全部清除外运，以减小洞顶土体产生的压力。
第二步，施工流程见图2，为稳固滑坡体，减小隧道的侧压力，降低地基变形量，防止地表塌陷，隧道地表采用注浆的方式进行加固，在软弱层部位打设钢管桩，通过灌浆管向软弱层高压灌注水泥浆，使之对软弱层进行渗透、挤密、切割和最终的胶结作用，形成胶状水泥固结体，达到加固软弱土层、减少沉降的目的。采用Φ75钢花管注浆加固，纵横向间距0.8m,交错布置。加固深度至隧底以下5m或者嵌入基岩0.5m控制。采用Φ89钻孔，Φ75钢花管注浆，钻孔达到设计深度后，注水泥浆为水灰比1:1，注浆压力1.0～1.5Mpa进行注浆。
第三步，隧道开挖过程中，为确保现场施工安全，在拱架安装好后及时采用横撑进行加固，洞内支撑上下布置，沿线路方向，每4m一道，共设4道横撑从拱顶往下进行加固，第一、三道为临时横撑，第二、四道为相对永久横撑。 横撑安装前，测量定位出横撑安装的准确位置，两点必须在同一水平线上，在左右两边的初支拱架上各安装和焊接一套支撑牛腿。牛腿采用63#工字钢、32#工字钢、18#工字钢和16mm厚的钢板组拼焊接成型，每套牛腿与拱架采用6～8组高强度螺栓进行连接。横撑采用装载机、挖机配合，人工按从外向里进行横撑的安装施工。在上台阶开挖过程中，在距离拱顶3.9m的位置加设第一道临时横撑，横撑间距1m；依次类推循序渐进，安装下一道横撑；当上台阶开挖6m时，安装好横撑后，开始进行中台阶开挖，进尺6m后增加第二道永久横撑。在第二道横撑加固好后，上台阶继续进尺，拆除第一道临时横撑，同时进行中、下台阶开挖，第三道临时横撑加固也是采用每2榀钢架设置一根，横撑间距1m，每开挖6m为一循环；当下台阶开挖6m，安装第四道永久横撑，进行隧底开挖，支撑安装方式同第二道永久横撑，并拆除第三道临时横撑。
第四步，采用Φ42×3.5mm，L=5.0m锚管进行径向注浆加固围岩，锚管纵、环向间距0.8m，梅花形布置。注浆孔采用风机钻开孔，孔径为50mm。注浆采用水泥浆，水灰比1：1，注浆压力不小于1.0MPa。
第五步，首次拆换应在两榀型钢间开槽，根据监控量测结果，无变形方可拆除型钢钢架。为了保证原有支护结构稳定安全，换拱采用风镐凿除原有拱架，然后使用切割机将钢架割除。因换拱过程中会造成上部钢架悬空，为防止结构失稳，在未侵限位置钢架接头处增设2根Φ42锁脚锚管，锁脚锚管长5m并注浆加固，采用U型卡固定锁脚锚管后逐榀拆换钢架。换拱按15cm预留变形量进行开挖，洞壁背后空洞采用喷混凝土回填密实。当换拱换到横撑位置时，应拆除该处横撑，横撑拆除按“先装后拆”原则，需在所拆横撑附近增加临时横撑加固后方可拆除。
第六步，初支采用双层钢筋网加型钢钢架支护结构，钢筋网采用Φ8钢筋，网格尺寸为20×20cm，其中第一层钢筋网密贴围岩后初喷混凝土。安设钢架时通过径向注浆锚管固定钢架，钢架脚设2根5m长Φ42锁脚锚管加固并安设纵向32a槽钢防止钢架基础失稳。采用Φ22钢筋作为纵向连接筋，按环向间距0.5m设置，将初支钢架连接成网状整体。第二层钢筋网贴钢架内弧进行布设后复喷至设计厚度。

Claims (7)

1.一种软塑坍 塌体岩溶隧道加固工艺，其特征在于：它包括以下具体过程：第一步，对隧道洞顶地表坍滑体进行卸载，对地表错台、裂缝范围内坡面进行整理、夯实，施工多余的土体孤石清除外运；第二步，对隧道地表采用钢花管进行注浆加固，在软弱层部位打设钢管桩，通过灌浆管向软弱层高压灌注水泥浆，形成胶状水泥固结体；第三步，洞内钢支撑支护，钢支撑分为三台阶开挖施做，共4道横撑，采用机械加人工配合；第四步，径向注浆加固，采用锚管进行注浆加固围岩；第五步，换拱作业，在未侵限位置钢架接头处增设锁脚锚管，锁脚锚管长5m并注浆加固，采用U型卡固定锁脚锚管后逐榀拆换钢架；换拱按15cm预留变形量进行开挖，洞壁背后空洞采用喷混凝土回填密实；第六步，施作初支。
2.根据权利要求1所述的软塑坍塌体岩溶隧道加固工艺，其特征在于：在第五步，当换拱换到横撑位置时，在所拆横撑附近增加临时横撑加固，按“先装后拆”原则拆除该处横撑。
3.根据权利要求1所述的软塑坍塌体岩溶隧道加固工艺，其特征在于：在第二步，注浆钢花管采用Φ75mm的钢花管，注浆孔间距为0.8m，排间距也为0.8m，注浆压力控制在1.0～1.5Mpa之间。
4.根据权利要求1所述的软塑坍塌体岩溶隧道加固工艺，其特征在于：在第三步，洞内支撑上下布置4道，沿线路方向，每4m一道，钢支撑及牛腿支撑的组装为洞内组装，利用两台挖机把钢支撑提升到第一道钢支撑安装位置，缓慢、平缓地放在牛腿支撑上，安装过程中每道钢支撑长度与两牛腿之间净空尺寸小于100mm；第二至第四道钢支撑安装同上。
5.根据权利要求1所述的软塑坍塌体岩溶隧道加固工艺，其特征在于：在第四步，采用Φ42×3.5mm，L=5.0m锚管进行径向注浆加固围岩，锚管纵、环向间距0.8m，梅花形布置。
6.根据权利要求5所述的软塑坍塌体岩溶隧道加固工艺，其特征在于：注浆孔采用风机钻开孔，孔径为50mm，注浆采用水泥浆，水灰比1：1，注浆压力不小于1.0MPa。
7.根据权利要求1所述的软塑坍塌体岩溶隧道加固工艺，其特征在于：在第五步，换拱采用风镐凿除原有拱架，使用切割机将钢架割除。
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