CN110397458A - 一种适用于塌方隧道扩建的三维加固施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于塌方隧道扩建的三维加固施工方法,首先在注浆地表的坡面上沿扩建隧道的纵轴线方向按梅花型等间距布设注浆点位再钻孔插管进行地表注浆,然后将多个锚杆沿既有隧道径向打入既有隧道拱顶上方,最后施工扩建隧道的管棚支护后即可进行隧道原位扩建开挖。本发明通过地表注浆、锚杆及管棚三种方式对隧道周边围岩及塌方部分进行加固,有效地控制围岩应力和围岩扰动范围,保证隧道能安全地进行施工,特别适用于既有塌方隧道原位扩建施工。
Description
技术领域
本发明涉及隧道工程技术领域,具体是一种适用于塌方隧道扩建的三维加固施工方法。
背景技术
近几十年,国家经济和科技都在不断发展,居民生活水平不断提高,全国各地之间的交流也逐渐频繁。以往设计的公路隧道等已渐渐不能满足日益增长的车辆流动量,因此,新建隧道或对既有隧道的扩建都是不可避免的。在一些地区,考虑当地地质、施工条件、施工等因素,原位扩建是十分实用的施工方法。目前原位扩建的方法有单侧扩建、双侧扩建和周围扩建。
单侧扩建是指在原有隧道的一侧进行开挖扩建,而另一侧尽量少开挖,避免对围岩大范围扰动。单侧扩建可分为向洞内方向扩建和向洞外方向扩建。向洞外扩建可以最大限度保持中夹岩的宽度,减少施工时两洞的相互影响。向洞内扩建则是洞口接线占地相对较小,中夹岩的宽度减少,使得施工时两洞的相互影响较大。
双侧扩建是指在原有隧道的基础上双侧向外扩挖断面,这种做法能保证隧道中心线不会发生改变,适用于原线路方案要求相对严格的地段,但施工上比单侧扩建相对复杂。
周围扩建则是在双侧扩建的基础上对原隧道进行周围围岩同时扩挖,这种方法理论上可行,但是实际运用并不多,因为施工复杂,对围岩的扰动也最大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种适用于塌方隧道扩建的三维加固施工方法,利用地表注浆、锚杆和管棚三种方式对隧道和周边围岩进行加固善,加快隧道扩建的施工进度,且保证安全施工。
本发明的技术方案为:
一种适用于塌方隧道扩建的三维加固施工方法,具体包括有以下步骤:
(1)、地表注浆:对隧道上方的地表标注注浆加固范围并清理注浆地表,然后在注浆地表的坡面上沿扩建隧道的纵轴线方向按梅花型等间距布设注浆点位,并计算每个注浆点位处注浆孔的打入角度和深度,再在注浆点位钻孔,钻孔后进行注浆即可;
(2)、锚杆施工:在初喷面上根据设计图纸标出每根锚杆位置,锚杆钻孔沿既有隧道径向打入既有隧道拱顶上方,且锚杆钻孔沿既有隧道拱顶的纵轴线方向按梅花型布设,钻孔的孔深达到要求后,即将锚杆顶入对应的锚杆钻孔内,然后开始连续注浆,直至浆液从止浆塞边缘流出或压力表达到设计值即可停止注浆;
(3)、管棚施工:钻机架设于拱顶工作平台上,对拱顶工作平台进行夯实,拱顶工作平台上铺设钢垫板,钢垫板上沿洞身纵向铺设枕木,钻机架设于枕木上并连接牢固稳定,然后确定钻机入孔方位角和倾角,再将孔口密封装置的密封盒安装好后,将管棚支护管顶入孔口密封装置的孔口管内,然后采用钻机打管棚并采用回退式注浆方式进行管棚注浆即可。
所述的步骤(1)中,相邻注浆点位之间的间距为1.5m。
所述的步骤(1)中,采用风枪在注浆点位钻孔,钻进前调整好钻入角度,钻孔过程中进尺检查钻入角度,并采用两次分段注浆的方式进行地表注浆,且按注浆地表坡面从低至高的顺序进行注浆。
所述的步骤(1)中,地表注浆采用的地表注浆管为钢花管,地表注浆管底端距离扩建隧道开挖轮廓的最短距离为55-65cm。
所述的步骤(1)中,地表注浆完成后,进行地表质量检测,具体包括有以下步骤:a、分析注浆过程,查看每个孔的注浆压力、注浆量是否达到设计要求。注浆过程漏浆、跑浆是否严重,从而以浆液注入量估算注浆扩散半径,分析是否与设计相符;b、用地质钻孔机按设计孔位和角度钻检查孔提取岩芯进行鉴定,同时测定检查孔的吸水量,单孔小于1L/(min·m),全段小于20L/(min·m);c、用探仪器对注浆前后岩体声速、波速、振幅及衰减系数进行无损探测来判别注浆效果。
所述的步骤(2)中,所述的锚杆的长度超出初期支护设计值的3m。
所述的步骤(2)中,锚杆安装前进行杆体的抗拉试验,要求单根母体抗拉断力不小于180KN,延伸率不小于6%,锚杆端部用垫板及螺母将锚杆固定,垫板采用屈服强度为300的钢筋板。
所述的步骤(3)中,管棚注浆时的注浆结束标准及效果检查,具体包括有:a、单孔注浆结束标准:每段注浆都正常进行,注浆终压达到设计终压,注浆量达到设计注浆量的80%;或未达到设计终压,但注浆量已达到设计注浆量,即可结束本孔注浆;b、全段结束标准:所有注浆孔均达到单孔注浆结束标准,无漏注现象;c、达不到结束标准,补充或重新注浆直到满足全段结束标准为止。
本发明的优点:
本发明通过地表注浆、锚杆及管棚三种方式对隧道周边围岩及塌方部分进行加固,有效地控制围岩应力和围岩扰动范围,保证隧道能安全地进行施工,特别适用于既有塌方隧道原位扩建施工。
附图说明
图1是本发明地表注浆点位的平面示意图。
图2为本发明锚杆施工的结构示意图。
图3为本发明锚杆钻孔沿既有隧道拱顶分布的平面示意图。
图4为本发明管棚施工的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
一种适用于塌方隧道扩建的三维加固施工方法,具体包括有以下步骤:
(1)、地表注浆:对隧道上方的地表标注注浆加固范围并清理注浆地表,然后在注浆地表的坡面上沿扩建隧道的纵轴线2方向按间距1.5m、梅花型布设注浆点位1(见图1),相邻注浆点位1之间的间距为1.5m,并计算每个注浆点位处注浆孔的打入角度和深度,再在注浆点位1采用风枪在注浆点位钻孔,钻进前调整好钻入角度,钻孔过程中进尺检查钻入角度,并采用两次分段注浆的方式进行地表注浆,且按注浆地表坡面从低至高的顺序进行注浆即可;其中,地表注浆采用的地表注浆管为钢花管,地表注浆管底端距离扩建隧道开挖轮廓的最短距离为60cm,避免地表注浆管与管棚发生干涉;
(2)、地表注浆完成后,进行地表质量检测,具体包括有以下步骤:a、分析注浆过程,查看每个孔的注浆压力、注浆量是否达到设计要求。注浆过程漏浆、跑浆是否严重,从而以浆液注入量估算注浆扩散半径,分析是否与设计相符;b、用地质钻孔机按设计孔位和角度钻检查孔提取岩芯进行鉴定,同时测定检查孔的吸水量,单孔小于1L/(min·m),全段小于20L/(min·m);c、用探仪器对注浆前后岩体声速、波速、振幅及衰减系数进行无损探测来判别注浆效果;
(3)、锚杆施工:在初喷面上根据设计图纸标出每根锚杆位置,锚杆钻孔沿既有隧道3径向打入既有隧道3拱顶上方(见图2),且锚杆钻孔4沿既有隧道拱顶的纵轴线5方向按梅花型布设(见图3),沿既有隧道的纵轴线5方向两相邻的锚杆钻孔4之间的距离为0.5 m,垂直于既有隧道的纵轴线5方向上的两相邻的锚杆钻孔4之间的距离为1.2m,钻孔的孔深达到要求后,即将锚杆6顶入对应的锚杆钻孔内,然后开始连续注浆,直至浆液从止浆塞边缘流出或压力表达到设计值即可停止注浆;其中,锚杆6的长度超出初期支护7设计值的3m,锚杆6安装前进行杆体的抗拉试验,要求单根母体抗拉断力不小于180KN,延伸率不小于6%,锚杆端部用垫板及螺母将锚杆固定,垫板采用屈服强度为300的钢筋板;
(4)、管棚施工:钻机架设于拱顶工作平台上,对拱顶工作平台进行夯实,拱顶工作平台上铺设钢垫板,钢垫板上沿洞身纵向铺设枕木,钻机架设于枕木上并连接牢固稳定,然后确定钻机入孔方位角和倾角,再将孔口密封装置的密封盒安装好后,将管棚支护管8(见图4)顶入孔口密封装置的孔口管内,然后采用钻机打管棚8并采用回退式注浆方式进行管棚注浆即可;
(5)、进行隧道原位扩建开挖。
其中,管棚注浆时的注浆结束标准及效果检查,具体包括有:a、单孔注浆结束标准:每段注浆都正常进行,注浆终压达到设计终压,注浆量达到设计注浆量的80%;或未达到设计终压,但注浆量已达到设计注浆量,即可结束本孔注浆;b、全段结束标准:所有注浆孔均达到单孔注浆结束标准,无漏注现象;c、达不到结束标准,补充或重新注浆直到满足全段结束标准为止。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种适用于塌方隧道扩建的三维加固施工方法,其特征在于:具体包括有以下步骤:
(1)、地表注浆:对隧道上方的地表标注注浆加固范围并清理注浆地表,然后在注浆地表的坡面上沿扩建隧道的纵轴线方向按梅花型等间距布设注浆点位,并计算每个注浆点位处注浆孔的打入角度和深度,再在注浆点位钻孔,钻孔后进行注浆即可;
(2)、锚杆施工:在初喷面上根据设计图纸标出每根锚杆位置,锚杆钻孔沿既有隧道径向打入既有隧道拱顶上方,且锚杆钻孔沿既有隧道拱顶的纵轴线方向按梅花型布设,钻孔的孔深达到要求后,即将锚杆顶入对应的锚杆钻孔内,然后开始连续注浆,直至浆液从止浆塞边缘流出或压力表达到设计值即可停止注浆;
(3)、管棚施工:钻机架设于拱顶工作平台上,对拱顶工作平台进行夯实,拱顶工作平台上铺设钢垫板,钢垫板上沿洞身纵向铺设枕木,钻机架设于枕木上并连接牢固稳定,然后确定钻机入孔方位角和倾角,再将孔口密封装置的密封盒安装好后,将管棚支护管顶入孔口密封装置的孔口管内,然后采用钻机打管棚并采用回退式注浆方式进行管棚注浆即可。
2.根据权利要求1所述的一种适用于塌方隧道扩建的三维加固施工方法,其特征在于:所述的步骤(1)中,相邻注浆点位之间的间距为1.5m。
3.根据权利要求1所述的一种适用于塌方隧道扩建的三维加固施工方法,其特征在于:所述的步骤(1)中,采用风枪在注浆点位钻孔,钻进前调整好钻入角度,钻孔过程中进尺检查钻入角度,并采用两次分段注浆的方式进行地表注浆,且按注浆地表坡面从低至高的顺序进行注浆。
4.根据权利要求1所述的一种适用于塌方隧道扩建的三维加固施工方法,其特征在于:所述的步骤(1)中,地表注浆采用的地表注浆管为钢花管,地表注浆管底端距离扩建隧道开挖轮廓的最短距离为55-65cm。
5.根据权利要求1所述的一种适用于塌方隧道扩建的三维加固施工方法,其特征在于:所述的步骤(1)中,地表注浆完成后,进行地表质量检测,具体包括有以下步骤:a、分析注浆过程,查看每个孔的注浆压力、注浆量是否达到设计要求;
注浆过程漏浆、跑浆是否严重,从而以浆液注入量估算注浆扩散半径,分析是否与设计相符;b、用地质钻孔机按设计孔位和角度钻检查孔提取岩芯进行鉴定,同时测定检查孔的吸水量,单孔小于1L/(min·m),全段小于20L/(min·m);c、用探仪器对注浆前后岩体声速、波速、振幅及衰减系数进行无损探测来判别注浆效果。
6.根据权利要求1所述的一种适用于塌方隧道扩建的三维加固施工方法,其特征在于:所述的步骤(2)中,所述的锚杆的长度超出初期支护设计值的3m。
7.根据权利要求1所述的一种适用于塌方隧道扩建的三维加固施工方法,其特征在于:所述的步骤(2)中,锚杆安装前进行杆体的抗拉试验,要求单根母体抗拉断力不小于180KN,延伸率不小于6%,锚杆端部用垫板及螺母将锚杆固定,垫板采用屈服强度为300的钢筋板。
8.根据权利要求1所述的一种适用于塌方隧道扩建的三维加固施工方法,其特征在于:所述的步骤(3)中,管棚注浆时的注浆结束标准及效果检查,具体包括有:a、单孔注浆结束标准:每段注浆都正常进行,注浆终压达到设计终压,注浆量达到设计注浆量的80%;或未达到设计终压,但注浆量已达到设计注浆量,即可结束本孔注浆;b、全段结束标准:所有注浆孔均达到单孔注浆结束标准,无漏注现象;c、达不到结束标准,补充或重新注浆直到满足全段结束标准为止。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20191101 |