CN109209443A - 一种破碎围岩隧道结构的修建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种破碎围岩隧道结构的修建方法，包括如下步骤：1)爆破施工；2)采用短台阶法进行开挖、出渣施工；3)向开挖面喷射混凝土加固，用普通凿岩机钻孔并清孔，将中空注浆锚杆插进孔，该锚杆为四周带孔锚杆，随后将锚杆尾端和与注浆泵连接进行注浆，形成注浆加固层，混凝土加固层‑锚杆‑注浆加固层的复合体对浅部围岩共同支护；深部围岩通过裂隙注浆进行加固；4)柔性让压层施工；5)喷射膜状防水层施工；6)混凝土二衬施工。混凝土加固层‑锚杆‑注浆加固层的复合体结构具有较高的强度，能够适应高地应力的环境，柔性让压支护层可以解决了高地应力及破碎围岩下结构不稳定的难题。

Description

一种破碎围岩隧道结构的修建方法

技术领域

本发明涉及一种隧道工程施工技术领域，特别涉及一种破碎围岩隧道结构的修建方法。

背景技术

近年来随着我国经济迅速腾飞，和人们生活息息相关的交通运输业也得到了前所未有的发展。为了方便人们的出行，需要在地下、山区修建各种公路工程与铁路工程，其中包括各种隧道的修建。经过多年的发展，隧道的建设从单一到多样，修筑的条件从简单到复杂，修建的位置从深部到浅部，我们在施工方法、管理运营等方面都取得了巨大的进步。

从浅部修建到深部修建的过程中，由于埋深的不断增加，各种不利的工程条件也会显现出来，例如地应力会不断地增加，遇到地下水的概率也会增加。特别是当遇到破碎围岩地层的时候，传统的施工难以保证结构的稳定性，比如传统新奥法中设置防水板会由于初次支护与二次衬砌产生相对变形而发生破损，继而影响隧道防排水的性能。此外，如果初次开挖时开挖面不平整，会是影响到后面的施工甚至整个支护结构的强度。因此，需要在已有的方法上进行改进，来适应深埋破碎围岩隧道。

发明内容

针对克服以上现有技术的不足，本发明的目的是提供一种破碎围岩隧道结构的修建方法，来增强结构的稳定性，并改善结构的防排水特性。

为了解决以上问题，本发明技术方案为：

一种破碎围岩隧道结构的修建方法，包括如下步骤：

1)爆破施工；

2)采用短台阶法进行开挖、出渣施工；

3)向开挖面喷射混凝土加固，用普通凿岩机钻孔并清孔，将中空注浆锚杆插进孔，该锚杆为四周带孔锚杆，随后将锚杆尾端和与注浆泵连接进行注浆，形成注浆加固层，混凝土加固层-锚杆-注浆加固层的复合体对浅部围岩共同支护；深部围岩通过裂隙注浆进行加固；

4)柔性让压层施工；

5)喷射膜状防水层施工；

6)混凝土二衬施工，及其余后续施工。

传统的破碎围岩的施工包括普通喷射混凝土施工、防水层施工和二次衬砌施工，采用该种施工方法难以保证对破碎围岩的支撑稳定性。本申请的施工方法中除了在开挖面喷射混凝土加固，用凿岩机钻孔并清孔，将中空注浆锚杆插进孔,该锚杆为四周带孔锚杆，随后将锚杆尾端和与注浆泵连接进行注浆，将锚杆和锚杆周围的围岩进行了固定结合，可以大大提高锚杆对围岩的加固强度。对深部围岩进行裂隙注浆加固，可以有效提高对深部围岩的支护强度，能够适应高地应力的环境。

采用以上方法对开挖面进行支护时，由于可以明显提高支护效果，不但可以降低普通喷射混凝土支护层和二次衬砌材料的用量，节省施工成本，增加隧道内部空间，还可以降低开挖面的平整度对整个支护结构的强度的影响。

而且由于混凝土加固层-锚杆-注浆加固层的复合体对浅部围岩的加固作用以及裂隙注浆对深部围岩的加固作用，使得浅部围岩和深部围岩都较为稳固，对柔性让压层、防水层和二次衬砌的压力较小，不容易引起柔性让压层、防水层和二次衬砌的变形，进而可以有效保护防水层，以保证防水层的完整性，进而保证隧道的良好的排水性能。

此外，柔性让压层的施工材料是泡沫混凝土，不仅可以与初次喷射的混凝土形成紧密的整体，并且使用可以产生一定变形的泡沫混凝土可以具有一定的缓冲作用，以提高支护结构抗地压冲击的能力，减小对防水层的破坏，进一步保证隧道的排水性能，同时泡沫混凝土中的孔隙可以更进一步提高支护结构的排水性能。同时，柔性让压层还可以解决高地应力及破碎围岩下结构不稳定的难题。

利用防水层代替防水板，消除了层与层之间存在的间隙，解决了传统防水板由于结构变形容易发生破损的问题。

短台阶法开挖的施工方法是先开挖上半断面，待开挖至一定长度后同时开挖下半断面，上下半断面同时并进的施工方法。采用短台阶法开挖是因为考虑到破碎围岩隧道较差的地质条件以及突涌水等不可控因素，所以开挖步距不易设置过长。

优选的，步骤1)中，爆破施工中依照“浅眼轻药弱爆破”的原则布置炮孔。

优选的，步骤2)中，台阶的长度不超过隧道开挖宽度的1.5倍。

优选的，步骤3)中，所述锚杆的结构为中空注浆锚杆，该锚杆为四周带孔锚杆。锚杆尾端与注浆泵连接进行注浆。

优选的，步骤4)中，柔性让压层的材料为泡沫混凝土。

泡沫混凝土施工得到的柔性让压层，不仅可以与初次喷射的混凝土形成紧密的整体，而且具有一定的缓冲作用，在压力作用下可以产生一定的变形，可以提高支护结构抗冲击地压能力，同时利用泡沫混凝土中的孔隙可以提高支护结构的排水能力。

进一步优选的，所述泡沫混凝土的组分包括：泡沫剂水溶液、水泥浆及外加剂。

进一步优选的，柔性让压层的厚度根据围岩等级确定，如三级围岩下的厚度应为4-6cm，四级围岩下的厚度应为5-7cm。

优选的，步骤5)中，防水层的材料是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与水泥的混合物。

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为密闭泡孔结构，具有不吸水、防潮、耐水、防震、缓冲以及隔热保温等性能，非常适合作为隧道结构的防水层。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物本身就具有良好的黏结特性，向其中加入水泥基材料是为了加强与内外喷射混凝土的结合能力，与让压支护的泡沫混凝土结合紧密，还可以提高防水层的强度，以有效保护防水层，并保证支护结构的整体无缝隙，以提高支护强度和排水性能。

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物是以醋酸乙烯和乙烯单体为基本原料，与其它辅料通过乳液聚合方法共聚而成的高分子乳液。

进一步优选的，防水层中乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与水泥的质量比为1：1-1：1.5。具体比例应该根据现场使用的喷射混凝土材料来进行实验确定，以保证良好的粘结性。

进一步优选的，防水层的厚度为5-7mm。

优选的，二次衬砌的厚度为15-20cm。

本发明的有益效果为：

混凝土加固层-锚杆-注浆加固层的复合体结构具有较高的强度，能够适应高地应力的环境，增加的柔性让压支护层可以解决了高地应力及破碎围岩下结构不稳定的难题。同时在结构防排水方面，利用防水层代替防水板，消除了层与层之间存在的空隙，解决了传统防水板由于结构变形发生破损的问题，并且柔性支护层使用的泡沫混凝土具有一定的排水功能，整体提高了结构的防排水能力，提对类似工程具有借鉴和指导意义，具有良好的推广应用价值。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明施工方法流程图；

图2为本发明所述隧道结构的整体平面图；

图3为本发明所述支护结构的示意图。

其中：1、裂隙注浆深部围岩，2、锚注浅部围岩，3、柔性让压支护层，4、普通喷射混凝土，5、防水层，6、二次衬砌。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本发明提供了一种破碎围岩隧道结构修建方法，形成了如图1所示，具体的步骤如下所示：

新建隧道施工方案

(1)依照《爆破安全规程》等文件的有关规定，遵循“浅眼轻药弱爆破”的原则布置炮眼，并根据实际爆破效果及爆破设计参数进行调整，钻眼完成后对炮眼清理装药，随后进行爆破。

(2)采用短台阶法进行开挖，台阶的长度为20m，台阶长度不宜超过隧道开挖宽度的1.5倍，使用凿岩机等大型机械进行开挖，上台阶开挖与支护一段距离形成作业空间后，随即进行下台阶的开挖与支护，把上台阶拱架接至下台阶，形成台阶法施工。

(3)开挖完以后进行人工装渣或者机械装渣，用卡车等运输工具将渣土运出洞外指定地点卸渣。

(4)开挖完以后，打浅部专用锚杆和及时用喷射混凝土进行加固，采用定位钢筋进行定位，便于之后的施工。

(5)按照之前的定位，用普通凿岩机钻孔并清孔，将中空注浆锚杆插进孔，该锚杆为四周带孔中空注浆锚杆，随后将锚杆尾端和与注浆泵连接进行注浆，形成注浆加固层，混凝土加固层-锚杆-注浆加固层的复合体对浅部围岩共同支护；等锚杆中的注浆液充分进入周围岩体并且凝固形成一定强度以后，再进行后面的施工。形成锚注复合体共同支护之后，深部围岩通过裂隙注浆进行加固。

(6)喷射泡沫混凝土，将不平整的地方利用泡沫混凝土填平整形成柔性让压支护层，待混凝土到达规定的强度以后再进行后面的施工。

(7)喷射防水层施工，紧贴泡沫混凝土层喷射，尽量做到不留空隙，喷射的厚度为5到7毫米，可以为5毫米、6毫米和7毫米，防水层中乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与水泥的质量比为1：1-1：1.5，可以为1：1，1:1.2，1：3，1：4，1：5，根据具体的施工要求而定。

(8)进行二衬施工，采用扣件式脚手架配合型钢、钢管支撑的体系进行施工，浇筑方法为地泵泵送、模筑，将混凝土与之前喷射的防水层紧密相连。

如图2和图3所示，施工完成的开挖面支护结构包括裂隙注浆深部围岩1、锚注浅部围岩2、柔性让压支护层3、普通喷射混凝土4、防水层5和二次衬砌6。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种破碎围岩隧道结构的修建方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)爆破施工；

2)采用短台阶法进行开挖、出渣施工；

3)向开挖面喷射混凝土加固，用普通凿岩机钻孔并清孔，将中空注浆锚杆插进孔，该锚杆为四周带孔锚杆，随后将锚杆尾端和与注浆泵连接进行注浆，形成注浆加固层，混凝土加固层-锚杆-注浆加固层的复合体对浅部围岩共同支护；深部围岩通过裂隙注浆进行加固；

4)柔性让压层施工；

5)喷射膜状防水层施工；

6)混凝土二衬施工。

2.根据权利要求1所述的修建方法，其特征在于：步骤1)中，爆破施工中依照“浅眼轻药弱爆破”的原则布置炮孔。

3.根据权利要求1所述的修建方法，其特征在于：步骤2)中，台阶的长度不超过隧道开挖宽度的1.5倍。

4.根据权利要求1所述的修建方法，其特征在于：步骤3)中，所述锚杆的结构为中空注浆锚杆，该锚杆为四周带孔锚杆，锚杆尾端与注浆泵连接，进行注浆。

5.根据权利要求1所述的修建方法，其特征在于：步骤4)中，柔性让压层的材料为泡沫混凝土。

6.根据权利要求5所述的修建方法，其特征在于：柔性让压层的厚度根据围岩等级确定，如三级围岩下的厚度应为4-6cm，四级围岩下的厚度应为5-7cm。

7.根据权利要求1所述的修建方法，其特征在于：步骤5)中，防水层的材料是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与水泥的混合物。

8.根据权利要求7所述的修建方法，其特征在于：防水层中乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与水泥的质量比为1：1-1：1.5。

9.根据权利要求8所述的修建方法，其特征在于：防水层的厚度为5-7mm。

10.根据权利要求1所述的修建方法，其特征在于：二次衬砌的厚度为15-20cm。