CN108843330A - 一种矿山法隧道施工的地层主动托换方法 - Google Patents

一种矿山法隧道施工的地层主动托换方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种矿山法隧道施工的地层主动托换方法：开挖左侧导洞，在左侧导洞内施作第一榀的支护结构，并预留注浆孔，注浆；重复施作第二榀的支护结构，将支护结构对接，注浆，施作下一榀，如此循环施工，直至整个左侧导洞的完成；开挖右侧导洞；在右侧导洞内施作第一榀的右洞永久支护，形成环形支撑，注浆；重复施作第二榀的右洞永久支护，对接后注浆，施作下一榀，如此循环施工，直至右侧导洞的完成；及时拆除临时支护，再做防水及二次衬砌：循环施作后续各段隧道，直至整个隧道的施工完成。本发明方法能够有效地针对矿山法隧道施工中产生的位移进行主动托换施工，而且施工工序更加简化、成本更低，现场操作方便，不负面影响施工工期。

Description

一种矿山法隧道施工的地层主动托换方法
技术领域
本发明属于隧道施工技术领域，具体的说，涉及一种矿山法隧道施工的地层主动托换方法。
背景技术
传统的矿山法施工中，隧道开挖后受爆破影响，对洞室周边围岩的扰动较大，开挖后应力释放，周边围岩可能产生松动，随时都有可能坍落。基于这种松弛荷载理论依据，其施工方法是按分部顺序采取分割式一块一块的开挖，并要求边挖边撑以求安全，所以支撑复杂，木料耗用多。随着喷锚支护的出现，使分部数目得以减少，并进而发展成新奥法，即：采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时的进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工和隧道设计施工的方法。
但是即便是新奥法的支护方式，其受力机制本质上是被动受力。围岩与支护密贴后，支护才能发挥作用。这种受力机制对于深埋隧道是合理的，充分发挥围岩的自承能力。但是，对于浅埋隧道和近接隧道是不合理的，因为浅埋隧道-近接工程对位移的控制要求非常严格，采用传统的支护方式往往不能满足位移的控制条件。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种矿山法隧道施工的地层主动托换方法，能够有效地针对矿山法隧道施工中产生的位移进行主动托换施工，而且施工工序更加简化、成本更低，现场操作方便，不负面影响施工工期。
本发明目的是这样实现的：一种矿山法隧道施工的地层主动托换方法，其特征在于按以下步骤进行：
(1)左侧导洞施工：
a、确定左侧导洞开挖轮廓，然后爆破并出渣，校正开挖断面尺寸；
b、在左侧导洞内施作第一榀的支护结构，即左边沿着围岩设置的左洞永久支护和右边沿着围岩设置的临时支护，在左洞永久支护上预留注浆孔，并将支护结构指向掌子面的一端封堵，通过注浆孔注入浆液；
c、按上一步第一榀施作的步骤重复施作第二榀的支护结构，并将第二榀与第一榀的支护结构对接，封堵第二榀支护结构指向掌子面的一端，然后注浆，施作下一榀，如此循环施工，直至整个左侧导洞的完成；
(2)右侧导洞施工：
a、确定右侧导洞开挖轮廓，然后爆破并出渣，校正开挖断面尺寸；
b、在右侧导洞内施作第一榀的右洞永久支护，所述右洞永久支护沿着右洞围岩设置并预留或开设注浆孔，该右洞永久支护的上下端与左洞永久支护连接并形成环形支撑，然后对右洞永久支护指向掌子面一端进行封堵，再通过注浆孔在围岩与右洞永久支护之间注入浆液；
c、按上一步第一榀施作的步骤重复施作第二榀的右洞永久支护，并将第二榀与第一榀的右洞永久支护对接，封堵第二榀的右洞永久支护指向掌子面的一端，然后注浆，施作下一榀，如此循环施工，直至右侧导洞的完成；
(3)拆除临时支护：
左侧导洞和右侧导洞施作完成后，第一段隧道的初期支护已成稳定的环形支撑，及时拆除第一段的临时支护，拆除时通过注浆孔向左洞永久支护和右洞永久支护内同步注浆，避免因临时支撑拆除导致荷载转移引起的位移；
(4)防水及二次衬砌：
根据初期支护的防水性能铺设防水板，然后施作二次衬砌，即完成第一段隧道施工，然后依所述步骤(1)、(2)、(3)和(4)循环施作后续各段隧道，直至整个隧道的施工完成。
进一步地，上述注浆压力等于或大于围岩的原岩应力；并保证支护结构与围岩之间的空隙被浆液注满。
进一步地，在注浆时对工程周边既有建筑物的变形进行实时监测，并及时反馈，根据监测结果调整注浆压力大小。
进一步地，上述浆液采用具有微膨胀性和快凝特性的浆液。以解决浆液在凝固过程中产生收缩导致围岩变形位移的问题。
进一步地，上述注浆过程中按从下层孔到上层孔，逐层灌注的顺序，顶部最后灌注。
进一步地，上述隧道施工埋深小于100米。浅埋隧道初始地应力不高，在实际施工中容易实现注浆压力等于甚至超过所在部位的原岩应力。
进一步地，上述左洞永久支护、临时支护和右洞永久支护均采用波纹钢板、钢板或加肋钢板拼接而成。
有益效果：
1、针对矿山法隧道施工过程，对施工隧道围岩变形控制，打破传统的新奥法支护理念，通过主动托换岩层技术，由被动变为主动，减小洞室周围围岩松动，注浆压力补偿开挖引起的应力损失，控制位移，甚至达到零变形的目的，解决由于隧道施工引起的临近构筑物的安全问题。
2、采用本发明的施工方法，取消了锚杆、钢架、钢筋网等传统的初期支护结构，简化了施工工序，缩短了施工工期。
附图说明
图1为本发明方法施工结构示意图；
其中1为左侧导洞、2为右侧导洞、3为左洞永久支护、4为右洞永久支护、5为临时支护、6为注浆层、7为围岩、8为二次衬砌。
具体实施方式
下面结合实施例和附图1对本发明作进一步说明。
实施例
一种矿山法隧道施工的地层主动托换方法，以埋深小于100米的隧道施工为例，并由以下步骤组成：
(1)根据施工设计预制波纹钢板以作为支护结构拼接体，在预制波纹钢板上预留注浆孔。
(2)左侧导洞施工：
a、根据施工图测量放线，确定左侧导洞上台阶开挖轮廓及炮眼位置，钻孔，清孔，装药，放炮，每次进尺为2m，出渣，校正开挖断面尺寸。
b、在左侧导洞内施作第一榀的支护结构，即左边沿着围岩设置的左洞永久支护和右边沿着围岩设置的临时支护，将支护结构指向掌子面的一端封堵，通过注浆孔注入浆液，注浆过程中按从下层孔到上层孔，逐层灌注的顺序，顶部最后灌注，注浆压力等于或大于围岩的原岩应力。在注浆时对工程周边既有建筑物的变形进行实时监测，并及时反馈，根据监测结果调整注浆压力大小。
c、按上一步第一榀施作的步骤重复施作第二榀的支护结构，并将第二榀与第一榀的支护结构焊接，封堵第二榀支护结构指向掌子面的一端，然后注浆，注浆过程中按从下层孔到上层孔，逐层灌注的顺序，顶部最后灌注；注浆压力等于或大于围岩的原岩应力。在注浆时对工程周边既有建筑物的变形进行实时监测，并及时反馈，根据监测结果调整注浆压力大小。再施作下一榀，如此循环施工，直至整个左侧导洞的完成。
(3)右侧导洞施工：
a、根据施工图测量放线，确定右侧导洞开挖轮廓及炮眼位置，钻孔，清孔，装药，放炮，每次进尺为2m，出渣，校正开挖断面尺寸。
b、在右侧导洞内施作第一榀的右洞永久支护，所述右洞永久支护沿着右洞围岩设置，该右洞永久支护的上下端与左洞永久支护连接并形成环形支撑，然后对右洞永久支护指向掌子面一端进行封堵，再通过注浆孔在围岩与右洞永久支护之间注入浆液，注浆过程中按从下层孔到上层孔，逐层灌注的顺序，顶部最后灌注。注浆压力等于或大于围岩的原岩应力。在注浆时对工程周边既有建筑物的变形进行实时监测，并及时反馈，根据监测结果调整注浆压力大小。
c、按上一步第一榀施作的步骤重复施作第二榀的右洞永久支护，并将第二榀与第一榀的右洞永久支护焊接，封堵第二榀的右洞永久支护指向掌子面的一端，然后注浆，注浆过程中按从下层孔到上层孔，逐层灌注的顺序，顶部最后灌注；注浆压力等于或大于围岩的原岩应力。在注浆时对工程周边既有建筑物的变形进行实时监测，并及时反馈，根据监测结果调整注浆压力大小。再施作下一榀，如此循环施工，直至右侧导洞的完成。
(4)拆除临时支护：
左侧导洞和右侧导洞施作完成后，第一段隧道的初期支护已成稳定的环形支撑，及时拆除第一段的临时支护，拆除时通过注浆孔向左洞永久支护和右洞永久支护内同步注浆；避免因临时支撑拆除导致荷载转移引起的位移。
(5)防水及二次衬砌：
根据初期支护的防水性能铺设防水板，然后施作二次衬砌，即完成第一段隧道施工，然后依所述步骤(2)、(3)、(4)和(5)循环施作后续各段隧道，直至整个隧道的施工完成。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，如注浆孔的大小、分布等，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种矿山法隧道施工的地层主动托换方法，其特征在于按以下步骤进行：
(1)左侧导洞施工：
a、确定左侧导洞开挖轮廓，然后爆破并出渣，校正开挖断面尺寸；
b、在左侧导洞内施作第一榀的支护结构，即左边沿着围岩设置的左洞永久支护和右边沿着围岩设置的临时支护，在左洞永久支护上预留注浆孔，并将支护结构指向掌子面的一端封堵，通过注浆孔注入浆液；
c、按上一步第一榀施作的步骤重复施作第二榀的支护结构，并将第二榀与第一榀的支护结构对接，封堵第二榀支护结构指向掌子面的一端，然后注浆，施作下一榀，如此循环施工，直至整个左侧导洞的完成；
(2)右侧导洞施工：
a、确定右侧导洞开挖轮廓，然后爆破并出渣，校正开挖断面尺寸；
b、在右侧导洞内施作第一榀的右洞永久支护，所述右洞永久支护沿着右洞围岩设置并预留或开设注浆孔，该右洞永久支护的上下端与左洞永久支护连接并形成环形支撑，然后对右洞永久支护指向掌子面一端进行封堵，再通过注浆孔在围岩与右洞永久支护之间注入浆液；
c、按上一步第一榀施作的步骤重复施作第二榀的右洞永久支护，并将第二榀与第一榀的右洞永久支护对接，封堵第二榀的右洞永久支护指向掌子面的一端，然后注浆，施作下一榀，如此循环施工，直至右侧导洞的完成；
(3)拆除临时支护：
左侧导洞和右侧导洞施作完成后，第一段隧道的初期支护已成稳定的环形支撑，及时拆除第一段的临时支护，拆除时通过注浆孔向左洞永久支护和右洞永久支护内同步注浆；
(4)防水及二次衬砌：
根据初期支护的防水性能铺设防水板，然后施作二次衬砌，即完成第一段隧道施工，然后依所述步骤(1)、(2)、(3)和(4)循环施作后续各段隧道，直至整个隧道的施工完成。
2.根据权利要求1所述的一种矿山法隧道施工的地层主动托换方法，其特征在于：所述注浆压力等于或大于围岩的原岩应力。
3.根据权利要求2所述的一种矿山法隧道施工的地层主动托换方法，其特征在于：在注浆时对工程周边既有建筑物的变形进行实时监测，并及时反馈，根据监测结果调整注浆压力大小。
4.根据权利要求1所述的一种矿山法隧道施工的地层主动托换方法，其特征在于：所述浆液采用具有微膨胀性和快凝特性的浆液。
5.根据权利要求1所述的一种矿山法隧道施工的地层主动托换方法，其特征在于：所述注浆过程中按从下层孔到上层孔，逐层灌注的顺序，顶部最后灌注。
6.根据权利要求1或2所述的一种矿山法隧道施工的地层主动托换方法，其特征在于：所述隧道施工埋深小于100米。
7.根据权利要求1所述的一种矿山法隧道施工的地层主动托换方法，其特征在于：所述左洞永久支护、临时支护和右洞永久支护均采用波纹钢板、钢板或加肋钢板拼接而成。
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Assignee: Chengdu future smart Tunnel Technology Co.,Ltd.

Assignor: CHENGDU TIANYOU TUNNELKEY CO.,LTD.

Contract record no.: X2023510000015

Denomination of invention: A Method of Active Stratum Underpinning for Mining Tunnel Construction

Granted publication date: 20190903

License type: Common License

Record date: 20230821