CN110219686A - 软岩隧道大变形段拱墙处理用长锚杆的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种软岩隧道大变形段拱墙处理用长锚杆的施工方法，包括：S1)在隧道内的拱墙上沿隧道的纵深方向按照第一间距标记多个施工环，并在每一施工环上按照第一环向间距标记多个施工点；S2)在隧道的拱顶部的施工点上施做第一组合长锚杆，在隧道的边墙部的施工点上施做第二组合长锚杆；S3)向第一组合长锚杆和第二组合长锚杆中分别注入混合浆液；S4)在第一组合长锚杆和第二组合长锚杆的注浆完成并持续第一时间段后，在第一组合长锚杆和第二组合长锚杆的外露端安设锚垫板和螺母。该施工方法能够在隧道变形段完成初期支护后，加固隧道周边的围岩，防止后续支护完成后围岩再次发生变形的危险，为后续隧道变形段的支护提供安全的施工环境。

Description

软岩隧道大变形段拱墙处理用长锚杆的施工方法

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体地，涉及一种软岩隧道大变形段拱墙处理用长锚杆的施工方法。

背景技术

高坡隧道属I级高风险隧道，具有穿越煤系地层软岩变形段落长、揭煤层数多、瓦斯浓度高等特点。

高坡隧道软岩大变形病害处理段长457.4m,围岩为二叠系龙潭组(P₂l)含煤地层，岩性主要以泥岩、砂质泥岩、炭质页岩、铝土岩夹煤层为主，该土层为极软岩、软岩，产状平缓，最大埋深约445米，由于该隧道段位于煤系地层背斜核部岩层缓倾、岩质软弱，受构造、群洞效应等因素影响发生了软岩大变形，造成隧道内现有支护结构开裂、变形，隧底隆起等现象，为了尽快的稳定隧道变形段围岩内部结构，防止隧道在支护完成后支护结构不稳定造成隧道变形段的围岩再次发生变形危险，亟需一种施工方法去尽快稳定隧道变形段围岩内部结构，防止后期变形再次发生。

发明内容

本发明的目的是针对在软岩地层中的隧道洞内因隧道周围围岩内部结构不稳定引起的隧道内的支护结构开裂、变形，隧底隆起等问题，提供一种软岩隧道大变形段拱墙处理用长锚杆的施工方法以稳定隧道周围围岩内部结构，防止后续隧道变形段再次发生变形。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种软岩隧道大变形段拱墙处理用长锚杆的施工方法，所述施工方法包括以下步骤：S1)在隧道内的拱墙上沿隧道的纵深方向按照第一间距标记多个施工环，并在每一施工环上按照第一环向间距标记多个施工点；S2)在所述隧道的每一施工环的拱顶部的施工点上施做第一组合长锚杆，在所述隧道的每一施工环的边墙部的施工点上施做第二组合长锚杆；S3)向所述第一组合长锚杆和所述第二组合长锚杆中分别注入混合浆液；S4)在所述第一组合长锚杆和所述第二组合长锚杆的注浆完成并持续第一时间段后，在每一所述第一组合长锚杆和所述第二组合长锚杆的外露端安设锚垫板和螺母。

具体地，所述第一间距介于1.2m-1.5m，所述第一环向间距介于1.2m-1.5m。

具体地，每相邻的两个施工环上的施工点位于不同的水平面。

具体地，所述第一组合长锚杆包括：钻头、钎尾、两个连接套和三根具有第一给定长度的中空锚杆体；所述第二组合长锚杆包括：钻头、钎尾、连接套和两根具有第一给定长度的中空锚杆体。

具体地，所述第一给定长度为4.2m。

具体地，所述中空锚杆体由无缝钢管制成。

具体地，步骤S2)中在所述隧道的每一施工环的拱顶部的施工点上施做第一组合长锚杆，包括：组装所述第一组合长锚杆；采用三臂凿岩台车带动所述第一组合长锚杆转动，在所述隧道每一施工环的拱顶部的施工点上钻孔以完成第一组合长锚杆的施做。

具体地，步骤S2)中在所述隧道的每一施工环的边墙部的施工点上施做第二组合长锚杆，包括：组装所述第二组合长锚杆；采用三臂凿岩台车带动所述第二组合长锚杆转动，在所述隧道每一施工环的边墙部的施工点上钻孔以完成第二组合长锚杆的施做。

本发明提供一种软岩隧道大变形段拱墙处理用长锚杆的施工方法，该施工方法用于在软岩地层中的隧道发生大变形后，采用长锚杆对发生变形段的围岩内部进行加固以稳定变形段围岩内部结构，防止隧道变形段在再次支护完成后发生变形。在实施该施工方法时，先沿着隧道的纵深方向在变形段的拱墙上按照第一间距标记处多个施工环，并在每一施工环上按照给定的第一环向间距标记多个施工点，施工点确认后即长锚杆的施工位置确认，根据隧道的结构，为了更好的加固隧道周围的围岩，隧道的拱顶部采用第一组合长锚杆进行加固，两个边墙部采用第二组合长锚杆进行加固，在拱顶部的施工点和边墙部的施工点上施做第一组合长锚杆和第二组合长锚杆后，通过向第一组合长锚杆和第二组合长锚杆注入混合浆液到隧道周围的围岩中以加固变形段的围岩，在第一组合长锚杆和第二组合长锚杆注浆完成后的给定第一时间段后，在第一组合长锚杆和第二组合长锚杆的外露端安装锚垫板和螺母完成长锚杆加固。本发明提供的施工方法能够在隧道变形段完成初期支护后，加固隧道周边的围岩，为后续隧道变形段的支护提供安全的施工环境。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施方式提供的软岩隧道大变形段拱墙处理用长锚杆的施工方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明实施方式提供一种软岩隧道大变形段拱墙处理用长锚杆的施工方法，图1为软岩隧道大变形段拱墙处理用长锚杆的施工方法的流程图，所述施工方法包括以下步骤：S1)在隧道内的拱墙上沿隧道的纵深方向按照第一间距标记多个施工环，并在每一施工环上按照第一环向间距标记多个施工点；S2)在所述隧道的每一施工环的拱顶部的施工点上施做第一组合长锚杆，在所述隧道的每一施工环的边墙部的施工点上施做第二组合长锚杆；S3)向所述第一组合长锚杆和所述第二组合长锚杆中分别注入混合浆液；S4)在所述第一组合长锚杆和所述第二组合长锚杆的注浆完成并持续第一时间段后，在每一所述第一组合长锚杆和所述第二组合长锚杆的外露端安设锚垫板和螺母。

本发明提供的软岩隧道大变形段拱墙处理用长锚杆的施工方法，在拆除隧道变形段的原有支护后，沿隧道变形段的径向进行扩挖，扩挖到指定深度后对扩挖出的隧道变形段进行初期支护，之后在初期支护的基础上使用该施工方法施做长锚杆，施做长锚杆时先在完成初期支护的隧道变形段的拱墙上沿隧道的纵深方向标记出多个施工环，并在每一施工环上按照给定的环向间距标记出多个施工点，之后根据施工点的所在位置在拱墙的拱顶部的施工点上施做第一组合长锚杆，在拱墙的边墙部的施工点上施做第二组合长锚杆，在通过向第一组合长锚杆和第二组合长锚杆注入混合浆液的方式以加固变形段周围的围岩，在注浆完成后持续第一时间段后在每一所述第一组合长锚杆和所述第二组合长锚杆的外露端安设锚垫板和螺母，以完成第一组合长锚杆和第二组合长锚杆对变形段周围围岩的加固。本发明提供的施工方法根据隧道变形段的不同部位，针对性的选用第一组合长锚杆或第二组合长锚杆对隧道变形段进行加固，能够快速、稳定的固定隧道变形段围岩内部结构，便于后续隧道变形段的支护施工，防止隧道变形段在整个支护完成后再次发生变形危险。

在一个实施例中，在隧道变形段的拱墙上标记出施工环并在每一施工环上标记出施工点，优选地，施工环之间的所述第一间距介于1.2m-1.5m，施工点之间的所述第一环向间距介于1.2m-1.5m。通过第一间距和第一环向间距确定出每一施工点的位置，将施工环之间的第一间距和施工点之间的第一环向间距设置为介于1.2m-1.5m，即可起到加固隧道变形段周围围岩土体的效果，也不会过度的浪费施工材料。为了均匀的加固隧道变形段周围围岩的土体，优选地，每相邻的两个施工环上的施工点位于不同的水平面，例如，可将多个施工点在垂直水平面方向按照梅花形布置，这样可以确保在一定的区域范围内，都会有长锚杆的加固，避免了将施工环上的施工点设置到同一水平面时，对变形段围岩的土体加固不均匀。

隧道内拱顶部受力大于边墙部受力，因此，对隧道变形段的围岩进行针对性加固有利于对隧道变形段周围围岩的加固，具体地，所述第一组合长锚杆包括：钻头、钎尾、两个连接套和三根具有第一给定长度的中空锚杆体；所述第二组合长锚杆包括：钻头、钎尾、连接套和两根具有第一给定长度的中空锚杆体。

在一个实施例中，针对隧道变形段的加固中空锚杆体选用的钢管制成，优选地，所述中空锚杆体由无缝钢管制成，具体地，选用Q345无缝钢管制作中空锚杆体，每一根中空锚杆体的长度，即所述第一给定长度为4.2m，方便连接；通过在相同地质环境中的试验，参考试验后的施做效率、损耗以及成本考虑，选用CKD51/R32-1型十字合金钻头作为第一组合长锚杆和第二组合长锚杆的钻头，选用D42/R32L120型，长120mm，壁厚5mm的加强型连接套作为第一组合长锚杆和第二组合长锚杆的连接套，并定制中空锚杆体专用钎尾，为了加强隧道变形段拱顶部的围岩的强度，防止拱顶部围岩后续发生变形，拱顶部所使用到的第一组合长锚杆的总长度大于第二组合长锚杆的长度，使得第一组合长锚杆可以加固隧道变形段的周围围岩土体的深度更深，加固区域更大，有利于稳定变形段围岩内部土体的结构。

具体地，步骤S2)中在所述隧道的每一施工环的拱顶部的施工点上施做第一组合长锚杆，包括：组装所述第一组合长锚杆；采用三臂凿岩台车带动所述第一组合长锚杆转动，在所述隧道每一施工环的拱顶部的施工点上钻孔以完成第一组合长锚杆的施做。

具体地，步骤S2)中在所述隧道的每一施工环的边墙部的施工点上施做第二组合长锚杆，包括：组装所述第二组合长锚杆；采用三臂凿岩台车带动所述第二组合长锚杆转动，在所述隧道每一施工环的边墙部的施工点上钻孔以完成第二组合长锚杆的施做。

在一个实施例中，在每一施工点上施做长锚杆时选用ZYS113全电脑三臂凿岩台车作为第一组合长锚杆和第二组合长锚杆的施工设备，第一组合长锚杆为的自进式锚杆，在完成第一组合长锚杆的组装后，将第一组合长锚杆与ZYS113全电脑三臂凿岩台车的旋转输出端连接，通过ZYS113全电脑三臂凿岩台车带动第一组合长锚杆转动，第一组合长锚杆的钻头在施工点上钻孔，并随着钻孔深度的不断加深第一组合长锚杆逐渐伸入到钻出的孔内，直到钻孔深度达到指定深度，停止钻孔，通常在使用第一组合长锚杆钻孔时，首先将第一组合长锚杆的钻头、钎尾、连接套和一根中空锚杆体进行组装，组装完成之后钎尾与全电脑三臂凿岩台车的旋转输出端连接进行钻孔，每次在钻进4.2m时，停止钻孔，拆卸钎尾并在在原有的连接套之后续接连接套，之后安装钎尾再次钻孔，如此反复钻孔、续接连接套，直到钻孔深度达到指定深度，停止钻孔，与现有技术采用风钻钻孔只能钻出5m-6m孔适用于5m-6m锚杆相比，采用ZYS113全电脑三臂凿岩台可钻出的孔深更深，适用于12m的长锚杆，且钻孔效率更高，同样采用上述方法完成第二组合长锚杆的施做后，向第一组合长锚杆和第二组合长锚杆内注入混合浆液，注入的混合浆液采用P42.5普通水泥单液浆为主，水泥单液浆水灰比0.8:1，根据现场漏浆情况，对部分第一组合长锚杆和第二组合长锚杆注水泥水玻璃双液浆，水玻璃波美度＝40，水泥浆：水玻璃浆液配比1:1，注浆终孔压力控制在1.5～2Mpa，为了确保混合浆液能够在注入到变形段围岩的土层中后加固变形段围岩的围岩，向每一第一组合长锚杆和每一第二组合长锚杆的注浆量控制在设计量以上。

本发明提供一种软岩隧道大变形段拱墙处理用长锚杆的施工方法，该施工方法用于在软岩地层中的隧道发生大变形后，采用长锚杆对发生变形段的围岩内部进行加固以稳定变形段围岩内部结构，防止隧道变形段在再次支护完成后发生变形，在实施该施工方法时，先沿着隧道的纵深方向在变形段的拱墙上按照第一间距标记处多个施工环，并在每一施工环上按照给定的第一环向间距标记多个施工点，施工点确认后即长锚杆的施工位置确认，根据隧道的结构，为了更好的加固隧道周围的围岩，隧道的拱顶部采用第一组合长锚杆进行加固，两个边墙部采用第二组合长锚杆进行加固，在拱顶部的施工点和边墙部的施工点上施做第一组合长锚杆和第二组合长锚杆后，通过向第一组合长锚杆和第二组合长锚杆注入混合浆液到隧道周围的围岩中以加固变形段的围岩，在第一组合长锚杆和第二组合长锚杆注浆完成后的给定第一时间段后，在第一组合长锚杆和第二组合长锚杆的外露端安装锚垫板和螺母完成长锚杆加固。本发明提供的施工方法能够在隧道变形段完成初期支护后，加固隧道周边的围岩，为后续隧道变形段的支护提供安全的施工环境。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.一种软岩隧道大变形段拱墙处理用长锚杆的施工方法，其特征在于，所述施工方法包括以下步骤：

S1)在隧道内的拱墙上沿隧道的纵深方向按照第一间距标记多个施工环，并在每一施工环上按照第一环向间距标记多个施工点；

S2)在所述隧道的每一施工环的拱顶部的施工点上施做第一组合长锚杆，在所述隧道的每一施工环的边墙部的施工点上施做第二组合长锚杆；

S3)向所述第一组合长锚杆和所述第二组合长锚杆中分别注入混合浆液；

S4)在所述第一组合长锚杆和所述第二组合长锚杆的注浆完成并持续第一时间段后，在每一所述第一组合长锚杆和所述第二组合长锚杆的外露端安设锚垫板和螺母。

2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述第一间距介于1.2m-1.5m，所述第一环向间距介于1.2m-1.5m。

3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，每相邻的两个施工环上的施工点位于不同的水平面。

4.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述第一组合长锚杆包括：钻头、钎尾、两个连接套和三根具有第一给定长度的中空锚杆体；所述第二组合长锚杆包括：钻头、钎尾、连接套和两根具有第一给定长度的中空锚杆体。

5.根据权利要求4所述的施工方法，其特征在于，所述第一给定长度为4.2m。

6.根据权利要求4所述的施工方法，其特征在于，所述中空锚杆体由无缝钢管制成。

7.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，步骤S2)中在所述隧道的每一施工环的拱顶部的施工点上施做第一组合长锚杆，包括：

组装所述第一组合长锚杆；

采用三臂凿岩台车带动所述第一组合长锚杆转动，在所述隧道每一施工环的拱顶部的施工点上钻孔以完成第一组合长锚杆的施做。

8.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，步骤S2)中在所述隧道的每一施工环的边墙部的施工点上施做第二组合长锚杆，包括：

组装所述第二组合长锚杆；

采用三臂凿岩台车带动所述第二组合长锚杆转动，在所述隧道每一施工环的边墙部的施工点上钻孔以完成第二组合长锚杆的施做。