CN111828018A - 一种防治隧道突涌水迂回导坑施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防治隧道突涌水迂回导坑施工方法，迂回导坑采用无轨运输单车道Ⅴ级复合式断面，变形预留量为15cm，采用工字钢加强支护，还包括以下步骤：施工前处理；台阶法开挖掘进；支护施工；超前支护；喷射混凝土；迂回导坑边墙泄水孔施工。本发明的防治隧道突涌水迂回导坑施工方法，通过对正洞与迂回导坑顶部交界处对应正洞拱架加强支护，可以提高隧道的结构强度，通过台阶法开挖掘进，可以避免施工干扰，降低施工风险，通过支护施工，可以将散水集中引排至侧沟，提高喷射混凝土施工质量，通过迂回导坑边墙泄水孔施工，能够快速达到排水降压的效果，有效降低施工时掌子面发生涌突水的风险。

Description

一种防治隧道突涌水迂回导坑施工方法

技术领域

本发明涉及隧道突涌水施工技术领域，尤其涉及一种防治隧道突涌水迂回导坑施工方法。

背景技术

龙南隧道是全线的控制性重难点工程，隧道全长10.24km，最大埋深580m，最小埋深16m，双线单洞隧道，施工组织按照进口、1#斜井、2#斜井、出口共4工区5个工作面组织施工。地质岩性主要以花岗岩、砂岩为主，共穿越11条断层，其中DK99+500～+620段为F8区域性大断层破碎带，长度120m，洞身水压达0.5MPa，洞身存在危岩落石、突泥涌水、岩爆、高地温、岩溶、浅埋、围岩失稳塌方等诸多风险，最大涌水量1.8万方/天，为Ⅰ级风险隧道。

目前现有的防止岩溶富水地层隧道掌子面发生突涌水的方法虽然能较大程度排出断层内赋水，但对该区域围岩产生极大扰动，同时增加投资成本，延长工期，因此急需改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种防治隧道突涌水迂回导坑施工方法，通过对正洞与迂回导坑顶部交界处对应正洞拱架加强支护，可以提高隧道的结构强度，通过台阶法开挖掘进，可以避免施工干扰，降低施工风险，通过支护施工，可以将散水集中引排至侧沟，提高喷射混凝土施工质量，通过迂回导坑边墙泄水孔施工，能够快速达到排水降压的效果，有效降低施工时掌子面发生涌突水的风险，可以有效解决背景技术中的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供一种防治隧道突涌水迂回导坑施工方法，迂回导坑采用无轨运输单车道Ⅴ级复合式断面，变形预留量为15cm，采用工字钢加强支护，其特征在于：还包括以下步骤：

S1：施工前处理；

S2：台阶法开挖掘进；

S3：支护施工；

S4：超前支护；

S5：喷射混凝土；

S6：迂回导坑边墙泄水孔施工。

作为一种优选方案，所述步骤S1中，施工前处理包括：

对正洞与迂回导坑顶部交界处对应正洞拱架加强支护，增加锁脚施作，锁脚采用5米长，内径为50mm钢管，每榀拱架增加1组，锁脚考虑斜向施作，注浆饱满，待斜井异性拱架施作3榀后，将割除拱架连接至迂回导坑异性拱架落脚点处作为正洞拱架受力点。

作为一种优选方案，所述异性拱架施作包括：

在迂回导坑锁口左侧向前6m设置8榀异型钢架，钢架间距左侧1m，右侧0.33m，每侧打设4根锁脚锚管，锚管长度为3.5m，与钢架焊接牢固，钢架与钢架之间采用Ф22螺纹钢呈八字形焊接牢固。

作为一种优选方案，所述步骤S2中，台阶法开挖掘进包括：

导坑采用V、VI级围岩整体式衬砌,开挖根据实际揭示岩体采用炮头机或人工配合机械开挖，必要时采用控制爆破，每个循环开挖进尺2～3榀钢架，开挖采用台阶法施工，上台阶长度控制在5～8m，高度3.5m，下台阶与底板同时开挖掘进，有仰拱地段下台阶与仰拱分开开挖。

作为一种优选方案，所述开挖不能与正洞处于同一里程，迂回导坑宜超前正洞施工10m左右。

作为一种优选方案，断面开挖轮廓线半径为329cm＝259cm+30cm二衬+25cm初支+15cm预留变形量。

作为一种优选方案，所述步骤S1中，支护施工包括：

开挖结束后立即进行I20a型钢钢架支撑，并设置Ф50锁脚导管，锁脚高度控制在拱脚30～50cm，垂直岩面向下倾斜15°，并采用L型钢架把导管和钢架焊接牢固，同时考虑导坑处于富水地区，在钢架完成后进行初支背后环向盲管埋设，将散水集中引排至侧沟。

作为一种优选方案，所述步骤S4中，超前支护包括：

导坑超前V级围岩整体衬砌采用Ф50双层小导管超前支护，3榀钢架1环，每根长度4.5m；VI级围岩整体衬砌采用Ф89管棚超前支护，每15米一个循环，每循环搭接5m。

作为一种优选方案，所述步骤S5中，喷射混凝土包括：

采用小型湿喷机进行，喷射分层进行，从拱脚向拱部喷射，当超挖过大时，现场可安排双层网片安装或预留注浆、排气孔，严禁出现空洞。

作为一种优选方案，所述步骤S6中，迂回导坑边墙泄水孔施工包括：

在轮廓线左侧打设Ф89管棚排水孔，孔深6m，纵向间距5m，设计6个孔，分别为拱部、拱腰及边墙，现场根据涌水情况，增加孔数，轮廓线右侧打设Ф89管棚排水孔，孔深至正洞注浆轮廓线外5～8m，纵向间距5m，设计3个孔，分别为拱部、拱腰及边墙，现场根据涌水情况，增加孔数；

钻孔采用C6钻机或锚杆钻机施工，孔口预埋Ф108无缝钢管，长度3m，导管尾部加工成锥形，并在管壁进行开孔，开孔按15cm*15cm梅花形布置，孔径2cm；同时在孔口安装滤网和法兰盘，为监视水流量，部分孔位安装水压表，当成孔困难时，采用自进式导管钻机跟管作业。

本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：

1、通过对正洞与迂回导坑顶部交界处对应正洞拱架加强支护，可以提高隧道的结构强度，通过台阶法开挖掘进，可以避免施工干扰，降低施工风险，通过支护施工，可以将散水集中引排至侧沟，提高喷射混凝土施工质量，通过迂回导坑边墙泄水孔施工，能够快速达到排水降压的效果，有效降低施工时掌子面发生涌突水的风险。

附图说明

附图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，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明实施例中防治隧道突涌水迂回导坑施工方法支护措施图。

图2是本发明实施例中防治隧道突涌水迂回导坑施工方法中异性拱架布置图。

图3是本发明实施例中防治隧道突涌水迂回导坑施工方法中台阶法开挖掘进示意图。

图4是本发明实施例中防治隧道突涌水迂回导坑施工方法中迂回导坑边墙泄水孔示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例：

请参阅图1-4，本实施例提供一种防治隧道突涌水迂回导坑施工方法，迂回导坑采用无轨运输单车道Ⅴ级复合式断面，变形预留量为15cm，采用工字钢加强支护，其特征在于：还包括以下步骤：

S1：施工前处理；

S2：台阶法开挖掘进；

S3：支护施工；

S4：超前支护；

S5：喷射混凝土；

S6：迂回导坑边墙泄水孔施工。

本实施例提供的防治隧道突涌水迂回导坑施工方法，所述步骤S1中，施工前处理包括：

对正洞与迂回导坑顶部交界处对应正洞拱架加强支护，增加锁脚施作，锁脚采用5米长，内径为50mm钢管，每榀拱架增加1组，锁脚考虑斜向施作，注浆饱满，待斜井异性拱架施作3榀后，将割除拱架连接至迂回导坑异性拱架落脚点处作为正洞拱架受力点。

本实施例提供的防治隧道突涌水迂回导坑施工方法，所述异性拱架施作包括：

在迂回导坑锁口左侧向前6m设置8榀异型钢架，钢架间距左侧1m，右侧0.33m，每侧打设4根锁脚锚管，锚管长度为3.5m，与钢架焊接牢固，钢架与钢架之间采用Ф22螺纹钢呈八字形焊接牢固。

本实施例提供的防治隧道突涌水迂回导坑施工方法，所述步骤S2中，台阶法开挖掘进包括：

导坑采用V、VI级围岩整体式衬砌,开挖根据实际揭示岩体采用炮头机或人工配合机械开挖，必要时采用控制爆破，每个循环开挖进尺2～3榀钢架，开挖采用台阶法施工，上台阶长度控制在5～8m，高度3.5m，下台阶与底板同时开挖掘进，有仰拱地段下台阶与仰拱分开开挖。

本实施例提供的防治隧道突涌水迂回导坑施工方法，所述开挖不能与正洞处于同一里程，迂回导坑宜超前正洞施工10m左右。

本实施例提供的防治隧道突涌水迂回导坑施工方法，断面开挖轮廓线半径为329cm＝259cm+30cm二衬+25cm初支+15cm预留变形量。

本实施例提供的防治隧道突涌水迂回导坑施工方法，所述步骤S1中，支护施工包括：

开挖结束后立即进行I20a型钢钢架支撑，并设置Ф50锁脚导管，锁脚高度控制在拱脚30～50cm，垂直岩面向下倾斜15°，并采用L型钢架把导管和钢架焊接牢固，同时考虑导坑处于富水地区，在钢架完成后进行初支背后环向盲管埋设，将散水集中引排至侧沟。

本实施例提供的防治隧道突涌水迂回导坑施工方法，所述步骤S4中，超前支护包括：

导坑超前V级围岩整体衬砌采用Ф50双层小导管超前支护，3榀钢架1环，每根长度4.5m；VI级围岩整体衬砌采用Ф89管棚超前支护，每15米一个循环，每循环搭接5m。

本实施例提供的防治隧道突涌水迂回导坑施工方法，所述步骤S5中，喷射混凝土包括：

采用小型湿喷机进行，喷射分层进行，从拱脚向拱部喷射，当超挖过大时，现场可安排双层网片安装或预留注浆、排气孔，严禁出现空洞。

本实施例提供的防治隧道突涌水迂回导坑施工方法，，所述步骤S6中，迂回导坑边墙泄水孔施工包括：

在轮廓线左侧打设Ф89管棚排水孔，孔深6m，纵向间距5m，设计6个孔，分别为拱部、拱腰及边墙，现场根据涌水情况，增加孔数，轮廓线右侧打设Ф89管棚排水孔，孔深至正洞注浆轮廓线外5～8m，纵向间距5m，设计3个孔，分别为拱部、拱腰及边墙，现场根据涌水情况，增加孔数；

钻孔采用C6钻机或锚杆钻机施工，孔口预埋Ф108无缝钢管，长度3m，导管尾部加工成锥形，并在管壁进行开孔，开孔按15cm*15cm梅花形布置，孔径2cm；同时在孔口安装滤网和法兰盘，为监视水流量，部分孔位安装水压表，当成孔困难时，采用自进式导管钻机跟管作业。

迂回导坑施工完成后，导坑内靠正洞侧分别设一处5m(宽)*2.5m(长)*2.0m(深)的沉淀池，靠近正洞处沉淀池内距底部高1m处设6根直径为200mm排水管将水引排至正洞中心水沟。排水洞施工期间应在沉淀池四周设立警戒线以及警示牌。排水洞施工完成后，应在沉淀池四周设置栏杆，以防坠落，栏杆上预留清淤口以便后期维护和清淤。施工及运营期间，应保证排水洞水流畅通，并应定期对沉淀池进行清理，以避免堵塞给施工及运营带来危害。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防治隧道突涌水迂回导坑施工方法，迂回导坑采用无轨运输单车道Ⅴ级复合式断面，变形预留量为15cm，采用工字钢加强支护，其特征在于：还包括以下步骤：

S1：施工前处理；

S2：台阶法开挖掘进；

S3：支护施工；

S4：超前支护；

S5：喷射混凝土；

S6：迂回导坑边墙泄水孔施工。

2.根据权利要求1所述的防治隧道突涌水迂回导坑施工方法，其特征在于：所述步骤S1中，施工前处理包括：

对正洞与迂回导坑顶部交界处对应正洞拱架加强支护，增加锁脚施作，锁脚采用5米长，内径为50mm钢管，每榀拱架增加1组，锁脚考虑斜向施作，注浆饱满，待斜井异性拱架施作3榀后，将割除拱架连接至迂回导坑异性拱架落脚点处作为正洞拱架受力点。

3.根据权利要求2所述的防治隧道突涌水迂回导坑施工方法，其特征在于：所述异性拱架施作包括：

在迂回导坑锁口左侧向前6m设置8榀异型钢架，钢架间距左侧1m，右侧0.33m，每侧打设4根锁脚锚管，锚管长度为3.5m，与钢架焊接牢固，钢架与钢架之间采用Ф22螺纹钢呈八字形焊接牢固。

4.根据权利要求3所述的防治隧道突涌水迂回导坑施工方法，其特征在于：所述步骤S2中，台阶法开挖掘进包括：

导坑采用V、VI级围岩整体式衬砌,开挖根据实际揭示岩体采用炮头机或人工配合机械开挖，必要时采用控制爆破，每个循环开挖进尺2～3榀钢架，开挖采用台阶法施工，上台阶长度控制在5～8m，高度3.5m，下台阶与底板同时开挖掘进，有仰拱地段下台阶与仰拱分开开挖。

5.根据权利要求4所述的防治隧道突涌水迂回导坑施工方法，其特征在于：所述开挖不能与正洞处于同一里程，迂回导坑宜超前正洞施工10m左右。

6.根据权利要求1所述的防治隧道突涌水迂回导坑施工方法，其特征在于：断面开挖轮廓线半径为329cm＝259cm+30cm二衬+25cm初支+15cm预留变形量。

7.根据权利要求5或6所述的防治隧道突涌水迂回导坑施工方法，其特征在于：所述步骤S1中，支护施工包括：

开挖结束后立即进行I 20a型钢钢架支撑，并设置Ф50锁脚导管，锁脚高度控制在拱脚30～50cm，垂直岩面向下倾斜15°，并采用L型钢架把导管和钢架焊接牢固，同时考虑导坑处于富水地区，在钢架完成后进行初支背后环向盲管埋设，将散水集中引排至侧沟。

8.根据权利要求7所述的防治隧道突涌水迂回导坑施工方法，其特征在于：所述步骤S4中，超前支护包括：

导坑超前V级围岩整体衬砌采用Ф50双层小导管超前支护，3榀钢架1环，每根长度4.5m；VI级围岩整体衬砌采用Ф89管棚超前支护，每15米一个循环，每循环搭接5m。

9.根据权利要求8所述的防治隧道突涌水迂回导坑施工方法，其特征在于：所述步骤S5中，喷射混凝土包括：

采用小型湿喷机进行，喷射分层进行，从拱脚向拱部喷射，当超挖过大时，现场可安排双层网片安装或预留注浆、排气孔，严禁出现空洞。

10.根据权利要求9所述的防治隧道突涌水迂回导坑施工方法，其特征在于：所述步骤S6中，迂回导坑边墙泄水孔施工包括：

在轮廓线左侧打设Ф89管棚排水孔，孔深6m，纵向间距5m，设计6个孔，分别为拱部、拱腰及边墙，现场根据涌水情况，增加孔数，轮廓线右侧打设Ф89管棚排水孔，孔深至正洞注浆轮廓线外5～8m，纵向间距5m，设计3个孔，分别为拱部、拱腰及边墙，现场根据涌水情况，增加孔数；

钻孔采用C6钻机或锚杆钻机施工，孔口预埋Ф108无缝钢管，长度3m，导管尾部加工成锥形，并在管壁进行开孔，开孔按15cm*15cm梅花形布置，孔径2cm；同时在孔口安装滤网和法兰盘，为监视水流量，部分孔位安装水压表，当成孔困难时，采用自进式导管钻机跟管作业。

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