CN110952990A - 高海拔地区隧道工程中针对不良地质的施工方法 - Google Patents

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Abstract

一种高海拔地区隧道工程中针对不良地质的施工方法，包括以下步骤：（1）提供超前地质报告；（2）超前支护施工；（3）隧道掘进；（4）针对涌水进行排水处理；（5）初期支护施工；（6）初期支护完成后，对拱顶拱腰变形较大位置进行注浆加固；（7）在低温混凝土表面敷设一层防水层，并使用土工布防护；（8）仰拱和二衬施工。本发明的施工方法有效地降低了不良地质对隧道施工的破坏程度和施工风险，确保了施工安全，为高海拔隧道设计与施工提供了大量的宝贵经验，并为高海拔、高寒地区的隧道设计施工起到了有利的指导和借鉴作用。

Description

高海拔地区隧道工程中针对不良地质的施工方法
技术领域
本发明涉及隧道工程的施工技术领域，具体地，涉及一种高海拔地区隧道工程中针对不良地质的施工方法。
背景技术
随着社会和经济的发展，隧道等深部线性岩石工程越来越多，且深度也越来越大。我国西部特别是西南地区交通基础和水电资源开发建设已进入鼎盛时期，与此相关的交通设施提升改造建设和发展建设规模不断增大，高海拔地区建成、即将建成和规划建设的深埋长大隧洞越来越多。我国西南高原由欧亚大陆板块与印度洋板块挤压形成，地质年代新、板块构造活跃，随着岩体深度的增加，其赋存的地质环境更为复杂，地应力更高，开挖诱发的工程地质灾害更加突出、严重。
高海拔地区的隧道主要不良地质是涌水、高地应力产生的岩爆及大变形等。首先，隧道围岩的断层破碎带、岩体侵入接触破碎带、节理密集带、富水带等较为发育，岩体较破碎—破碎，围岩级别较低，F6、F7断层破碎带及岩性接触带等围岩段属中等富水区，涌水量大，开挖可能导致涌突水现象。其次，隧道最大埋深可能在千米以上，且部分岩体为花岗岩等硬质岩，隧道开挖后可能会产生岩爆。最后，隧道穿越断层破碎带，地层岩性局部为软岩，可能存在高地应力现象，因此隧道深部软质岩存在大变形的可能。
由于区域环境独特，且面临高海拔、高寒等恶劣条件，加之国内缺少建设此类隧道的工程经验，因此亟需解决这方面的问题和缺陷。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种高海拔地区隧道工程中针对不良地质的施工方法。本发明的施工方法有效地降低了不良地质对隧道施工的破坏程度和施工风险，确保了施工安全，为高海拔隧道设计与施工提供了大量的宝贵经验，并为高海拔、高寒地区的隧道设计施工起到了有利的指导和借鉴作用。
为实现上述目的，本发明提供了一种高海拔地区隧道工程中针对不良地质的施工方法，包括以下步骤：
（1）提供超前地质报告；利用地质雷达，进行超前地质预报，沿测线进行数据采集，连续探测，得到雷达反射剖面，由此提供隧道开挖工作面前方的建议围岩级别、不良地质体预报以及掌子面前方的水文地质条件和可能出现的涌水预报；
（2）超前支护施工；采用直径为30-35mm的超前锚杆对掌子面前方围岩进行锁定，所述超前锚杆的长度为4-4.5m，外插角根据实际情况进行调整，保证在一个循环的爆破之后仍有一部分锚杆存留在岩体中，对掌子面起加固作用；
（3）隧道掘进；在掌子面上设置多个钻孔，多个钻孔分别形成掏槽和爆破孔，在爆破孔内装填炸药，装填完毕后实施引爆；爆炸后，及时向掌子面喷雾、洒水，湿润岩面，通过喷雾、洒水软化围岩，促使岩层原始应力的释放调整，同时降低因爆破引起的空气中的粉尘含量，接着进行爆后出渣处理；
（4）针对涌水进行排水处理；包括涌水作业面处理以及设置排水系统与涌水出水头连接，在涌水正坡段时由排水系统直接引排至隧道的平导中部的排水沟，在涌水反坡地段时采用移动泵站的排水方法，设泵站接力排水，引排至正坡洞中部的排水沟，所述排水沟在路基外侧设置污水处理系统后引排至路基排水沟；
（5）初期支护施工；在隧道壁上施作4. 5-4.8 m 长涨壳式预应力中空锚杆，然后喷涂一层6-8cm厚的钢纤维混凝土，然后悬挂Ф6 mm的网片；然后架设型钢拱架，最后再在型钢拱架的径向内表面上喷涂一层低温混凝土；
（6）初期支护完成后，对拱顶拱腰变形较大位置进行注浆加固；采用Φ42mm钢管，进行环向、纵向按照50cm×50cm进行注浆，注浆按照压力 1.2-1.5MPa 控制；
（7）在低温混凝土表面敷设一层防水层，并使用土工布防护；
（8）仰拱和二衬施工。
优选的，在所述步骤（1）中，所述地质雷达的采集方式为连续，每扫描采样数为1024，采集时窗为600ns。
在上述任一方案中优选的是，在所述步骤（2）中，还包括在沿开挖轮廓线周边施作超前应力释放孔，以提前释放应力、降低岩体能量；应力释放孔采用松动爆破的方式在隧道周围形成破碎带，主动给岩体提供变形空间，释放围岩应力，减弱岩爆发生强度，应力释放孔的间距为0.6-0.8m。
在上述任一方案中优选的是，在所述步骤（3）中，在掌子面开挖之前，沿掌子面边沿打径向锁口锚杆，间距为0. 9-1m，开挖长度为3. 5-4m。
在上述任一方案中优选的是，在所述步骤（3）中，在掌子面后方2-4m范围内的拱脚、拱顶和直墙与弧拱连接点的位置对称设置五排爆破振动监测点。
在上述任一方案中优选的是，所述步骤（4）中，涌水作业面处理包括清除因涌水造成的破碎围岩；设置排水系统包括：在涌水出水头处插入5-8m长的Φ150水管，再将筒状管道埋入出水头位置进行排水；根据需要，可进一步设置移动泵站持续抽水；最后，在筒状管道的周边换填碎石以过滤涌水中的泥沙，筒状管道的底部可换填浇灌混凝土。
在上述任一方案中优选的是，在所述步骤（5）中，架设型钢拱架后，所述型钢拱架与围岩之间具有间隙，在所述间隙之间密实填充充气包以及弹性体；结合隧道设计尺寸、预留变形量、开挖面平整度，确定型钢拱架的尺寸和数量；所述充气包固定于型钢拱架的端头侧，向充气包充气加压，使得充气包、型钢拱架及围岩形成闭合的间隙，然后将弹性体压入闭合的间隙，填充密实。
在上述任一方案中优选的是，在所述步骤（8）中，根据相关规范要求确定隧道仰拱、二衬的施工措施和几何参数，并完成仰拱和二衬施工；所述二衬施工为：二衬沿隧道长度方向分块施工，在相邻两块之间留有模筑施工缝；每块二衬采用三段式结构并在每相邻段之间留有间隔，相邻两块二衬的间隔位置各不相同，在每块二衬的相邻段之间的间隔之间安装有弹性变形材料，所述弹性变形材料与每块二衬的长度相等。
本发明的有益效果为：
1.本发明的施工方法有效地降低了不良地质对隧道施工的破坏程度和施工风险，确保了施工安全，为高海拔隧道设计与施工提供了大量的宝贵经验，并为高海拔、高寒地区的隧道设计施工起到了有利的指导和借鉴作用。
2.本发明有效的超前预报、提前释放围岩应力、强化支护措施和完备的安全防护可以极大地减少涌水、岩爆的大变形的危害，施工工艺合理，取得了安全及经济的最佳效果。
3.本发明提供的施工方法，步骤简洁紧凑，环环相扣，不存在窝工而导致支护滞后问题，对于控制隧道变形具有及时性的特点；提高了围岩的自承能力，主动减小了围岩的变形量，进一步控制了围岩的大变形，并且对不均匀变形具有良好的适应性，确保了隧道运营期的安全。
4.本发明的初期支护结构实现整体耐冻和自我让压。冬季低温环境下，高纬度、高海拔季节性冻土区围岩里的地下水结冰膨胀，挤压弹性体，使其受压体积缩小，夏季围岩气温升高，冰块融化成水自动排走，弹性体恢复原状；弹性体很好地转移了原先冻融循环中地下水结冰后的施加给衬砌的膨胀压力，该发明解决了高纬度、高海拔地区隧道防冻害效果差，检修成本高的问题。
5.本发明的二衬施工能够抵抗围岩渗水冻融产生的挤压应力或收缩张应力对隧道衬砌结构的影响，有效避免了高寒地区隧道富水洞段衬砌结构冻融挤压或张拉破裂灾害。
6.本发明对涌水现象采用有效措施，减小或阻止水流造成的沉降、塌陷或隆起病害，保证了隧道涌水处及其周边围岩稳定；本发明能够快速疏水，并且易于施工，效果良好，造价低廉。
具体实施方式
下面将结合本申请的具体实施方式对本申请的技术方案进行详细的说明，但如下实施例仅是用以理解本发明，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，本申请可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
一种高海拔地区隧道工程中针对不良地质的施工方法，包括以下步骤：
（1）提供超前地质报告；利用地质雷达，进行超前地质预报，沿测线进行数据采集，连续探测，得到雷达反射剖面，由此提供隧道开挖工作面前方的建议围岩级别、不良地质体预报以及掌子面前方的水文地质条件和可能出现的涌水预报；
（2）超前支护施工；采用直径为30-35mm的超前锚杆对掌子面前方围岩进行锁定，所述超前锚杆的长度为4-4.5m，外插角根据实际情况进行调整，保证在一个循环的爆破之后仍有一部分锚杆存留在岩体中，对掌子面起加固作用；
（3）隧道掘进；在掌子面上设置多个钻孔，多个钻孔分别形成掏槽和爆破孔，在爆破孔内装填炸药，装填完毕后实施引爆；爆炸后，及时向掌子面喷雾、洒水，湿润岩面，通过喷雾、洒水软化围岩，促使岩层原始应力的释放调整，同时降低因爆破引起的空气中的粉尘含量，接着进行爆后出渣处理；
（4）针对涌水进行排水处理；包括涌水作业面处理以及设置排水系统与涌水出水头连接，在涌水正坡段时由排水系统直接引排至隧道的平导中部的排水沟，在涌水反坡地段时采用移动泵站的排水方法，设泵站接力排水，引排至正坡洞中部的排水沟，所述排水沟在路基外侧设置污水处理系统后引排至路基排水沟；
（5）初期支护施工；在隧道壁上施作4. 5-4.8 m 长涨壳式预应力中空锚杆，然后喷涂一层6-8cm厚的钢纤维混凝土，然后悬挂Ф6 mm的网片；然后架设型钢拱架，最后再在型钢拱架的径向内表面上喷涂一层低温混凝土；
（6）初期支护完成后，对拱顶拱腰变形较大位置进行注浆加固；采用Φ42mm钢管，进行环向、纵向按照50cm×50cm进行注浆，注浆按照压力 1.2-1.5MPa 控制；
（7）在低温混凝土表面敷设一层防水层，并使用土工布防护；
（8）仰拱和二衬施工。
在所述步骤（1）中，所述地质雷达的采集方式为连续，每扫描采样数为1024，采集时窗为600ns。
在所述步骤（2）中，还包括在沿开挖轮廓线周边施作超前应力释放孔，以提前释放应力、降低岩体能量；应力释放孔采用松动爆破的方式在隧道周围形成破碎带，主动给岩体提供变形空间，释放围岩应力，减弱岩爆发生强度，应力释放孔的间距为0.6-0.8m。
在所述步骤（3）中，在掌子面开挖之前，沿掌子面边沿打径向锁口锚杆，间距为0.9-1m，开挖长度为3. 5-4m。
在所述步骤（3）中，在掌子面后方2-4m范围内的拱脚、拱顶和直墙与弧拱连接点的位置对称设置五排爆破振动监测点。
所述步骤（4）中，涌水作业面处理包括清除因涌水造成的破碎围岩；设置排水系统包括：在涌水出水头处插入5-8m长的Φ150水管，再将筒状管道埋入出水头位置进行排水；根据需要，可进一步设置移动泵站持续抽水；最后，在筒状管道的周边换填碎石以过滤涌水中的泥沙，筒状管道的底部可换填浇灌混凝土。
在所述步骤（5）中，架设型钢拱架后，所述型钢拱架与围岩之间具有间隙，在所述间隙之间密实填充充气包以及弹性体；结合隧道设计尺寸、预留变形量、开挖面平整度，确定型钢拱架的尺寸和数量；所述充气包固定于型钢拱架的端头侧，向充气包充气加压，使得充气包、型钢拱架及围岩形成闭合的间隙，然后将弹性体压入闭合的间隙，填充密实。
在所述步骤（8）中，根据相关规范要求确定隧道仰拱、二衬的施工措施和几何参数，并完成仰拱和二衬施工；所述二衬施工为：二衬沿隧道长度方向分块施工，在相邻两块之间留有模筑施工缝；每块二衬采用三段式结构并在每相邻段之间留有间隔，相邻两块二衬的间隔位置各不相同，在每块二衬的相邻段之间的间隔之间安装有弹性变形材料，所述弹性变形材料与每块二衬的长度相等。
实施例2
一种高海拔地区隧道工程中针对不良地质的施工方法，包括以下步骤：
（1）提供超前地质报告；利用地质雷达，进行超前地质预报，沿测线进行数据采集，连续探测，得到雷达反射剖面，由此提供隧道开挖工作面前方的建议围岩级别、不良地质体预报以及掌子面前方的水文地质条件和可能出现的涌水预报；
（2）超前支护施工；采用直径为30-35mm的超前锚杆对掌子面前方围岩进行锁定，所述超前锚杆的长度为4-4.5m，外插角根据实际情况进行调整，保证在一个循环的爆破之后仍有一部分锚杆存留在岩体中，对掌子面起加固作用；
（3）隧道掘进；在掌子面上设置多个钻孔，多个钻孔分别形成掏槽和爆破孔，在爆破孔内装填炸药，装填完毕后实施引爆；爆炸后，及时向掌子面喷雾、洒水，湿润岩面，通过喷雾、洒水软化围岩，促使岩层原始应力的释放调整，同时降低因爆破引起的空气中的粉尘含量，接着进行爆后出渣处理；
（4）针对涌水进行排水处理；包括涌水作业面处理以及设置排水系统与涌水出水头连接，在涌水正坡段时由排水系统直接引排至隧道的平导中部的排水沟，在涌水反坡地段时采用移动泵站的排水方法，设泵站接力排水，引排至正坡洞中部的排水沟，所述排水沟在路基外侧设置污水处理系统后引排至路基排水沟；
（5）初期支护施工；在隧道壁上施作4. 5-4.8 m 长涨壳式预应力中空锚杆，然后喷涂一层6-8cm厚的钢纤维混凝土，然后悬挂Ф6 mm的网片；然后架设型钢拱架，最后再在型钢拱架的径向内表面上喷涂一层低温混凝土；
（6）初期支护完成后，对拱顶拱腰变形较大位置进行注浆加固；采用Φ42mm钢管，进行环向、纵向按照50cm×50cm进行注浆，注浆按照压力 1.2-1.5MPa 控制；
（7）在低温混凝土表面敷设一层防水层，并使用土工布防护；
（8）仰拱和二衬施工。
在所述步骤（1）中，所述地质雷达的采集方式为连续，每扫描采样数为1024，采集时窗为600ns。
在所述步骤（2）中，还包括在沿开挖轮廓线周边施作超前应力释放孔，以提前释放应力、降低岩体能量；应力释放孔采用松动爆破的方式在隧道周围形成破碎带，主动给岩体提供变形空间，释放围岩应力，减弱岩爆发生强度，应力释放孔的间距为0.6-0.8m。
在所述步骤（3）中，在掌子面开挖之前，沿掌子面边沿打径向锁口锚杆，间距为0.9-1m，开挖长度为3. 5-4m。
在所述步骤（3）中，在掌子面后方2-4m范围内的拱脚、拱顶和直墙与弧拱连接点的位置对称设置五排爆破振动监测点。
所述步骤（4）中，涌水作业面处理包括清除因涌水造成的破碎围岩；设置排水系统包括：在涌水出水头处插入5-8m长的Φ150水管，再将筒状管道埋入出水头位置进行排水；根据需要，可进一步设置移动泵站持续抽水；最后，在筒状管道的周边换填碎石以过滤涌水中的泥沙，筒状管道的底部可换填浇灌混凝土。
在所述步骤（5）中，架设型钢拱架后，所述型钢拱架与围岩之间具有间隙，在所述间隙之间密实填充充气包以及弹性体；结合隧道设计尺寸、预留变形量、开挖面平整度，确定型钢拱架的尺寸和数量；所述充气包固定于型钢拱架的端头侧，向充气包充气加压，使得充气包、型钢拱架及围岩形成闭合的间隙，然后将弹性体压入闭合的间隙，填充密实。
在所述步骤（8）中，根据相关规范要求确定隧道仰拱、二衬的施工措施和几何参数，并完成仰拱和二衬施工；所述二衬施工为：二衬沿隧道长度方向分块施工，在相邻两块之间留有模筑施工缝；每块二衬采用三段式结构并在每相邻段之间留有间隔，相邻两块二衬的间隔位置各不相同，在每块二衬的相邻段之间的间隔之间安装有弹性变形材料，所述弹性变形材料与每块二衬的长度相等。
进一步地，在所述步骤（1）中，提供超前地质报告的具体操作为：利用地质雷达，进行超前地质预报，沿测线进行数据采集，连续探测，得到雷达反射剖面，由此提供隧道开挖工作面前方的建议围岩级别、不良地质体预报以及掌子面前方的水文地质条件和可能出现的涌水预报；
1）采用数值模拟来分析模拟围岩的开挖变形，获得初步模拟参数，为当前段围岩的分级做准备；
2）对当前段围岩进行地质雷达监测，沿测线进行数据采集，连续探测，得到雷达反射剖面，并记录当前段围岩的实际情况，获得当前段围岩的实际参数；
3）利用当前段围岩的实际情况，进行数值模拟，获得当前段围岩的开挖变形后模拟参数；
4）将初步模拟参数、开挖变形后模拟参数及当前段围岩的实际参数进行对比分析，并根据对比分析之间的差异对当前段围岩级别进行区间划分，得出当前段围岩的实际分级情况；
5）对已分级的当前段围岩前方一段距离的围岩进行超前预报，获得当前段围岩前方一段距离的围岩的初步分级情况；
6）对比分析步骤（4）和（5）中的分级情况，由此提供隧道开挖工作面前方的建议围岩级别等超前地质报告。
该实施例的超前地质报告的方法减少了超前预报中的人为主观性，增加地质预报的客观性；该发明步骤循环往复，可对隧道围岩超前地质预报进行综合评价，大大提高了隧道超前预报的准确性。
实施例3
一种高海拔地区隧道工程中针对不良地质的施工方法，包括以下步骤：
（1）提供超前地质报告；利用地质雷达，进行超前地质预报，沿测线进行数据采集，连续探测，得到雷达反射剖面，由此提供隧道开挖工作面前方的建议围岩级别、不良地质体预报以及掌子面前方的水文地质条件和可能出现的涌水预报；
（2）超前支护施工；采用直径为30-35mm的超前锚杆对掌子面前方围岩进行锁定，所述超前锚杆的长度为4-4.5m，外插角根据实际情况进行调整，保证在一个循环的爆破之后仍有一部分锚杆存留在岩体中，对掌子面起加固作用；
（3）隧道掘进；在掌子面上设置多个钻孔，多个钻孔分别形成掏槽和爆破孔，在爆破孔内装填炸药，装填完毕后实施引爆；爆炸后，及时向掌子面喷雾、洒水，湿润岩面，通过喷雾、洒水软化围岩，促使岩层原始应力的释放调整，同时降低因爆破引起的空气中的粉尘含量，接着进行爆后出渣处理；
（4）针对涌水进行排水处理；包括涌水作业面处理以及设置排水系统与涌水出水头连接，在涌水正坡段时由排水系统直接引排至隧道的平导中部的排水沟，在涌水反坡地段时采用移动泵站的排水方法，设泵站接力排水，引排至正坡洞中部的排水沟，所述排水沟在路基外侧设置污水处理系统后引排至路基排水沟；
（5）初期支护施工；在隧道壁上施作4. 5-4.8 m 长涨壳式预应力中空锚杆，然后喷涂一层6-8cm厚的钢纤维混凝土，然后悬挂Ф6 mm的网片；然后架设型钢拱架，最后再在型钢拱架的径向内表面上喷涂一层低温混凝土；
（6）初期支护完成后，对拱顶拱腰变形较大位置进行注浆加固；采用Φ42mm钢管，进行环向、纵向按照50cm×50cm进行注浆，注浆按照压力 1.2-1.5MPa 控制；
（7）在低温混凝土表面敷设一层防水层，并使用土工布防护；
（8）仰拱和二衬施工。
在所述步骤（1）中，所述地质雷达的采集方式为连续，每扫描采样数为1024，采集时窗为600ns。
在所述步骤（2）中，还包括在沿开挖轮廓线周边施作超前应力释放孔，以提前释放应力、降低岩体能量；应力释放孔采用松动爆破的方式在隧道周围形成破碎带，主动给岩体提供变形空间，释放围岩应力，减弱岩爆发生强度，应力释放孔的间距为0.6-0.8m。
在所述步骤（3）中，在掌子面开挖之前，沿掌子面边沿打径向锁口锚杆，间距为0.9-1m，开挖长度为3. 5-4m。
在所述步骤（3）中，在掌子面后方2-4m范围内的拱脚、拱顶和直墙与弧拱连接点的位置对称设置五排爆破振动监测点。
所述步骤（4）中，涌水作业面处理包括清除因涌水造成的破碎围岩；设置排水系统包括：在涌水出水头处插入5-8m长的Φ150水管，再将筒状管道埋入出水头位置进行排水；根据需要，可进一步设置移动泵站持续抽水；最后，在筒状管道的周边换填碎石以过滤涌水中的泥沙，筒状管道的底部可换填浇灌混凝土。
在所述步骤（5）中，架设型钢拱架后，所述型钢拱架与围岩之间具有间隙，在所述间隙之间密实填充充气包以及弹性体；结合隧道设计尺寸、预留变形量、开挖面平整度，确定型钢拱架的尺寸和数量；所述充气包固定于型钢拱架的端头侧，向充气包充气加压，使得充气包、型钢拱架及围岩形成闭合的间隙，然后将弹性体压入闭合的间隙，填充密实。
在所述步骤（8）中，根据相关规范要求确定隧道仰拱、二衬的施工措施和几何参数，并完成仰拱和二衬施工；所述二衬施工为：二衬沿隧道长度方向分块施工，在相邻两块之间留有模筑施工缝；每块二衬采用三段式结构并在每相邻段之间留有间隔，相邻两块二衬的间隔位置各不相同，在每块二衬的相邻段之间的间隔之间安装有弹性变形材料，所述弹性变形材料与每块二衬的长度相等。
进一步地，所述弹性变形材料包括以下重量份的成分：石油沥青80-90、TPV70-80、石棉水泥50-60、顺丁橡胶55-60份、矽酸钙10-12、硬脂酸镁1-3、玄武岩纤维5-8。
所述弹性变形材料的施工方法包括以下步骤：（1）将石油沥青熔化脱水，并温度保持至125-130℃；（2）将顺丁橡胶缓慢注入经脱水处理过的石油沥青中，并持续加热，充分搅拌至全部熔化；（3）将步骤（2）的混合液温度降到60-65℃，再将经预热干燥处理过的其他原料加入混合液内，搅拌均匀后待用；（4）清理二衬混凝土表面，除去杂物，并将表面粉尘清理干净；（5）在清理完基面后，均匀覆盖涂抹冷底子油；（6）将配制好的弹性变形材料均匀铺满所述间隔，并在铺设的同时对弹性变形材料进行加压，加压压力为0.5-1MPa，使之与二衬混凝土的表面紧密粘结。
该实施例的弹性变形材料具有取材容易、适用面广大的优点，并且该材料具有良好的弹性、粘结性、可塑性，能满足施工质量要求，且能保证工程的的长期使用。其施工方法具有工艺简单，操作安全，便于掌握，经济合理，利于环保，施工安全可靠的优点。
此外，为实现更优的技术效果，还可将上述实施例中的技术方案任意组合，以满足各种实际应用的需求。
由上述实施例可知，本发明的施工方法有效地降低了不良地质对隧道施工的破坏程度和施工风险，确保了施工安全，为高海拔隧道设计与施工提供了大量的宝贵经验，并为高海拔、高寒地区的隧道设计施工起到了有利的指导和借鉴作用。
本发明有效的超前预报、提前释放围岩应力、强化支护措施和完备的安全防护可以极大地减少涌水、岩爆的大变形的危害，施工工艺合理，取得了安全及经济的最佳效果。
本发明提供的施工方法，步骤简洁紧凑，环环相扣，不存在窝工而导致支护滞后问题，对于控制隧道变形具有及时性的特点；提高了围岩的自承能力，主动减小了围岩的变形量，进一步控制了围岩的大变形，并且对不均匀变形具有良好的适应性，确保了隧道运营期的安全。
本发明的初期支护结构实现整体耐冻和自我让压。冬季低温环境下，高纬度、高海拔季节性冻土区围岩里的地下水结冰膨胀，挤压弹性体，使其受压体积缩小，夏季围岩气温升高，冰块融化成水自动排走，弹性体恢复原状；弹性体很好地转移了原先冻融循环中地下水结冰后的施加给衬砌的膨胀压力，该发明解决了高纬度、高海拔地区隧道防冻害效果差，检修成本高的问题。
本发明的二衬施工能够抵抗围岩渗水冻融产生的挤压应力或收缩张应力对隧道衬砌结构的影响，有效避免了高寒地区隧道富水洞段衬砌结构冻融挤压或张拉破裂灾害。
本发明对涌水现象采用有效措施，减小或阻止水流造成的沉降、塌陷或隆起病害，保证了隧道涌水处及其周边围岩稳定；本发明能够快速疏水，并且易于施工，效果良好，造价低廉。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种高海拔地区隧道工程中针对不良地质的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）提供超前地质报告；利用地质雷达，进行超前地质预报，沿测线进行数据采集，连续探测，得到雷达反射剖面，由此提供隧道开挖工作面前方的建议围岩级别、不良地质体预报以及掌子面前方的水文地质条件和可能出现的涌水预报；
（2）超前支护施工；采用直径为30-35mm的超前锚杆对掌子面前方围岩进行锁定，所述超前锚杆的长度为4-4.5m，外插角根据实际情况进行调整，保证在一个循环的爆破之后仍有一部分锚杆存留在岩体中，对掌子面起加固作用；
（3）隧道掘进；在掌子面上设置多个钻孔，多个钻孔分别形成掏槽和爆破孔，在爆破孔内装填炸药，装填完毕后实施引爆；爆炸后，及时向掌子面喷雾、洒水，湿润岩面，通过喷雾、洒水软化围岩，促使岩层原始应力的释放调整，同时降低因爆破引起的空气中的粉尘含量，接着进行爆后出渣处理；
（4）针对涌水进行排水处理；包括涌水作业面处理以及设置排水系统与涌水出水头连接，在涌水正坡段时由排水系统直接引排至隧道的平导中部的排水沟，在涌水反坡地段时采用移动泵站的排水方法，设泵站接力排水，引排至正坡洞中部的排水沟，所述排水沟在路基外侧设置污水处理系统后引排至路基排水沟；
（5）初期支护施工；在隧道壁上施作4. 5-4.8 m 长涨壳式预应力中空锚杆，然后喷涂一层6-8cm厚的钢纤维混凝土，然后悬挂Ф6 mm的网片；然后架设型钢拱架，最后再在型钢拱架的径向内表面上喷涂一层低温混凝土；
（6）初期支护完成后，对拱顶拱腰变形较大位置进行注浆加固；采用Φ42mm钢管，进行环向、纵向按照50cm×50cm进行注浆，注浆按照压力 1.2-1.5MPa 控制；
（7）在低温混凝土表面敷设一层防水层，并使用土工布防护；
（8）仰拱和二衬施工。
2.根据权利要求1所述的一种高海拔地区隧道工程中针对不良地质的施工方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，所述地质雷达的采集方式为连续，每扫描采样数为1024，采集时窗为600ns。
3.根据权利要求2所述的一种高海拔地区隧道工程中针对不良地质的施工方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，还包括在沿开挖轮廓线周边施作超前应力释放孔，以提前释放应力、降低岩体能量；应力释放孔采用松动爆破的方式在隧道周围形成破碎带，主动给岩体提供变形空间，释放围岩应力，减弱岩爆发生强度，应力释放孔的间距为0.6-0.8m。
4.根据权利要求3所述的一种高海拔地区隧道工程中针对不良地质的施工方法，其特征在于，在所述步骤（3）中，在掌子面开挖之前，沿掌子面边沿打径向锁口锚杆，间距为0.9-1m，开挖长度为3. 5-4m。
5.根据权利要求4所述的一种高海拔地区隧道工程中针对不良地质的施工方法，其特征在于，在所述步骤（3）中，在掌子面后方2-4m范围内的拱脚、拱顶和直墙与弧拱连接点的位置对称设置五排爆破振动监测点。
6.根据权利要求5所述的一种高海拔地区隧道工程中针对不良地质的施工方法，其特征在于，所述步骤（4）中，涌水作业面处理包括清除因涌水造成的破碎围岩；设置排水系统包括：在涌水出水头处插入5-8m长的Φ150水管，再将筒状管道埋入出水头位置进行排水；根据需要，可进一步设置移动泵站持续抽水；最后，在筒状管道的周边换填碎石以过滤涌水中的泥沙，筒状管道的底部可换填浇灌混凝土。
7.根据权利要求6所述的一种高海拔地区隧道工程中针对不良地质的施工方法，其特征在于，在所述步骤（5）中，架设型钢拱架后，所述型钢拱架与围岩之间具有间隙，在所述间隙之间密实填充充气包以及弹性体；结合隧道设计尺寸、预留变形量、开挖面平整度，确定型钢拱架的尺寸和数量；所述充气包固定于型钢拱架的端头侧，向充气包充气加压，使得充气包、型钢拱架及围岩形成闭合的间隙，然后将弹性体压入闭合的间隙，填充密实。
8.根据权利要求7所述的一种高海拔地区隧道工程中针对不良地质的施工方法，其特征在于，在所述步骤（8）中，根据相关规范要求确定隧道仰拱、二衬的施工措施和几何参数，并完成仰拱和二衬施工；所述二衬施工为：二衬沿隧道长度方向分块施工，在相邻两块之间留有模筑施工缝；每块二衬采用三段式结构并在每相邻段之间留有间隔，相邻两块二衬的间隔位置各不相同，在每块二衬的相邻段之间的间隔之间安装有弹性变形材料，所述弹性变形材料与每块二衬的长度相等。
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