CN113464171A - 一种富水冻融破碎围岩隧道支护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种富水冻融破碎围岩隧道支护方法，设置于开挖中的隧道内部，所述隧道沿纵向至少开设有三层台阶台阶，所述台阶台阶顶面与所述隧道顶壁之间设置有钢架支撑杆，所述钢架支撑杆横向“一”字阵列，所述台阶斜坡面中心设置有条形支撑，所述条形支撑顶面与所述隧道顶壁之间设置有中钢架支护杆，所述中钢架支护杆左右两侧对称设置有侧支撑杆，所述侧支撑杆固定安装于条形支撑顶面，所述隧道顶部土层内交替嵌入有超前管棚和超前小导管，所述超前管棚和所述超前小导管沿纵向延伸。本发明可对隧道内的水分进行超前引出进行排水，降低施工过程中水对施工的干扰，同时初期支撑支撑的稳定和施工安全，进而可加快施工进度。
Description
技术领域
本发明涉及隧道支护技术领域，具体为一种富水冻融破碎围岩隧道支护方法。
背景技术
注浆是加固围岩、保证隧道稳定的重要方法之一。目前，开挖面围岩破碎，且涌水量较大时，采用周边预注浆，通过向围岩注浆，形成围岩注浆固结，减少其渗透系数，提高围岩自稳能力，保证施工期间洞室稳定及安全。如何在低温条件下，实现浆液的快速凝结与强度快速增长，成为富水破碎围岩中隧道高海拔冬季快速安全施工的重点。
对于海拔高、气温低的隧道，洞内地下水结冰，由于施工扰动及混凝土的水化热，导致隧道周围温度升高，冰融化导致大量地下水涌出，给隧道施工造成重大困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种富水冻融破碎围岩隧道支护方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种富水冻融破碎围岩隧道支护方法，设置于开挖中的隧道内部，所述隧道沿纵向至少开设有三层台阶台阶，所述台阶台阶顶面与所述隧道顶壁之间设置有钢架支撑杆，所述钢架支撑杆横向“一”字阵列，所述台阶斜坡面中心设置有条形支撑，所述条形支撑顶面与所述隧道顶壁之间设置有中钢架支护杆，所述中钢架支护杆左右两侧对称设置有侧支撑杆，所述侧支撑杆固定安装于条形支撑顶面，所述隧道顶部土层内交替嵌入有超前管棚和超前小导管，所述超前管棚和所述超前小导管沿纵向延伸，所述隧道内部底面两边开设有排水槽，所述隧道内部设置有拱架，相邻两个所述拱架之间固定安装有钢丝网，所述拱架在底端在位于每层所述台阶的两侧分别嵌入有管棚锁脚，相邻两个所述管棚锁脚之间设置有底注浆固定管。
进一步的，所述超前管棚和所述超前小导管之间的间距为0.4～0.5米，所述超前小导管的外插角为10～16度，所述超前小导管的长度为3.5～4.5米。
进一步的，所述台阶的纵向长度为4～6米，所述台阶高度为2.8～3米。
进一步的，所述钢架支撑杆纵向间距为0.5～1米，所述钢架支撑杆左右两侧均设置有侧支撑。
进一步的，所述钢丝网和所述拱架7外侧表面均满喷有混凝土层，所述拱架7的纵向间距为0.5～0.6米。
进一步的，包括步骤如下：
S1、超前平导：对于地下十分丰富，静水压力较大的软弱破碎地层应设置超前平导排水降压；
S2、掌子面周边短孔预注浆：在超前平导的基础上，可在隧道开挖面周边采用短孔预注浆，固结围岩；
S3、超前支护：通过安装超前管棚和超前小导管进行超前支护，同时利用拱脚加固下半断面；
S4、围岩注浆：向超前小导管内部进行注浆加固，注浆采用的注浆液为SC双浆液；
S5、隧道开挖：根据图纸沿隧道行进方向进行爆破开挖，同时采用分台阶交错开挖的方式；
S6、初期支护，具体施工方法如下：
步骤一，纵向等距施工拱架，并在相邻两个拱架之间悬挂钢丝网；
步骤二，通过管棚锁脚和底注浆固定管将拱架底端进行固定，同时向底注浆固定管内部进行注浆，并在钢丝网和拱架表面喷涂混凝土层；
步骤三，将拱架的两端与地面进行固定，至此初期支护完成施工；
S7、施工钢架支撑杆和中钢架支护杆：在台阶下面中部施工条形支撑，并在条形支撑和隧道的拱顶之间支设中钢架支护杆，并在台阶顶面设置条形支撑，同时在条形支撑与隧道拱顶之间支设钢架支撑杆。
进一步的，所述步骤S4、步骤S2和步骤二中的注浆压力均为1MPa～2MPa，且浆液均为SC双浆液。
进一步的，所述步骤S5中采用控制爆破技术，短进尺、弱爆破，特别松散的岩石和断层泥不爆破或局部松动爆破，反铲或风镐开挖。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在隧道中采用多台阶、排水槽和超前导管相配合，可对隧道内的水分进行超前引出进行排水，降低施工过程中水对施工的干扰，同时通过设置条形支撑、中钢架支护杆和钢架支撑杆相配合，保证了初期支撑支撑的稳定和施工安全，进而可加快施工进度，提高施工效率；
本发明通过设置有管棚锁脚和底注浆固定管，并在底注浆固定管内部进行注浆，保证了拱架的支撑稳定性，避免水的固化和液化对其造成较大影响，降低水对拱架支撑的影响，同时确保拱脚处围岩的稳定，降低坍塌的可能性；
本发明通过在超前小导管进行排水之后进行注浆，使得初期支护的破碎围岩通过注浆加固形成整体，可与初期支护一起承担围岩的压力，提高了整体支撑的稳定性，保证了隧道开挖施工的安全。
附图说明
图1为本发明一实施例的支护结构纵向剖面结构示意图；
图2为图1实施例中的拱架连接结构示意图；
图3为图1实施例中的施工支护方法结构示意图。
附图标记：1-隧道；2-台阶；3-钢架支撑杆；4-条形支撑；5-中钢架支护杆；6-钢丝网；7-拱架；8-侧支撑杆；9-超前管棚；10-超前小导管；11-管棚锁脚；12-底注浆固定管。
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。
请一并参阅图1-图3，其中，一种富水冻融破碎围岩隧道支护方法，设置于开挖中的隧道1内部，隧道1沿纵向至少开设有三层台阶台阶2，台阶台阶2顶面与隧道1顶壁之间设置有钢架支撑杆3，钢架支撑杆3横向“一”字阵列，台阶2斜坡面中心设置有条形支撑4，条形支撑4顶面与隧道1顶壁之间设置有中钢架支护杆5，中钢架支护杆5左右两侧对称设置有侧支撑杆8，侧支撑杆8固定安装于条形支撑4顶面，隧道1顶部土层内交替嵌入有超前管棚9和超前小导管10，超前管棚9和超前小导管10沿纵向延伸，隧道1内部底面两边开设有排水槽，隧道1内部设置有拱架7，相邻两个拱架7之间固定安装有钢丝网6，拱架7在底端在位于每层台阶2的两侧分别嵌入有管棚锁脚11，相邻两个管棚锁脚11之间设置有底注浆固定管12。
超前管棚9和超前小导管10之间的间距为0.4～0.5米，超前小导管10的外插角为10～16度，超前小导管10的长度为3.5～4.5米。
台阶2的纵向长度为4～6米，台阶2高度为2.8～3米。
钢架支撑杆3纵向间距为0.5～1米，钢架支撑杆3左右两侧均设置有侧支撑。
钢丝网6和拱架7外侧表面均满喷有混凝土层，拱架7的纵向间距为0.5～0.6米。
包括步骤如下：
S1、超前平导：对于地下十分丰富，静水压力较大的软弱破碎地层应设置超前平导排水降压；
S2、掌子面周边短孔预注浆：在超前平导的基础上，可在隧道1开挖面周边采用短孔预注浆，固结围岩；
S3、超前支护：通过安装超前管棚9和超前小导管10进行超前支护，同时利用拱脚加固下半断面；
S4、围岩注浆：向超前小导管10内部进行注浆加固，注浆采用的注浆液为SC双浆液；
S5、隧道开挖：根据图纸沿隧道行进方向进行爆破开挖，同时采用分台阶2交错开挖的方式；
S6、初期支护，具体施工方法如下：
步骤一，纵向等距施工拱架7，并在相邻两个拱架7之间悬挂钢丝网6；
步骤二，通过管棚锁脚11和底注浆固定管12将拱架7底端进行固定，同时向底注浆固定管12内部进行注浆，并在钢丝网6和拱架7表面喷涂混凝土层；
步骤三，将拱架7的两端与地面进行固定，至此初期支护完成施工；
S7、施工钢架支撑杆3和中钢架支护杆5：在台阶2下面中部施工条形支撑4，并在条形支撑4和隧道1的拱顶之间支设中钢架支护杆5，并在台阶2顶面设置条形支撑4，同时在条形支撑4与隧道1拱顶之间支设钢架支撑杆3。
步骤S4、步骤S2和步骤二中的注浆压力均为1MPa～2MPa，且浆液均为SC双浆液。
步骤S5中采用控制爆破技术，短进尺、弱爆破，特别松散的岩石和断层泥不爆破或局部松动爆破，反铲或风镐开挖。
综上，本发明提供的一种富水冻融破碎围岩隧道支护方法，在施工时时，对于地下十分丰富，静水压力较大的软弱破碎地层应设置超前平导排水降压；在超前平导的基础上，可在隧道1开挖面周边采用短孔预注浆，固结围岩；通过安装超前管棚9和超前小导管10进行超前支护，同时利用拱脚加固下半断面；向超前小导管10内部进行注浆加固，注浆采用的注浆液为SC双浆液；根据图纸沿隧道行进方向进行爆破开挖，同时采用分台阶2交错开挖的方式；纵向等距施工拱架7，并在相邻两个拱架7之间悬挂钢丝网6；通过管棚锁脚11和底注浆固定管12将拱架7底端进行固定，同时向底注浆固定管12内部进行注浆，并在钢丝网6和拱架7表面喷涂混凝土层；将拱架7的两端与地面进行固定，至此初期支护完成施工；在台阶2下面中部施工条形支撑4，并在条形支撑4和隧道1的拱顶之间支设中钢架支护杆5，并在台阶2顶面设置条形支撑4，同时在条形支撑4与隧道1拱顶之间支设钢架支撑杆3。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
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)
1.一种富水冻融破碎围岩隧道支护方法，设置于开挖中的隧道(1)内部，其特征在于：所述隧道(1)沿纵向至少开设有三层台阶台阶(2)，所述台阶台阶(2)顶面与所述隧道(1)顶壁之间设置有钢架支撑杆(3)，所述钢架支撑杆(3)横向“一”字阵列，所述台阶(2)斜坡面中心设置有条形支撑(4)，所述条形支撑(4)顶面与所述隧道(1)顶壁之间设置有中钢架支护杆(5)，所述中钢架支护杆(5)左右两侧对称设置有侧支撑杆(8)，所述侧支撑杆(8)固定安装于条形支撑(4)顶面，所述隧道(1)顶部土层内交替嵌入有超前管棚(9)和超前小导管(10)，所述超前管棚(9)和所述超前小导管(10)沿纵向延伸，所述隧道(1)内部底面两边开设有排水槽，所述隧道(1)内部设置有拱架(7)，相邻两个所述拱架(7)之间固定安装有钢丝网(6)，所述拱架(7)在底端在位于每层所述台阶(2)的两侧分别嵌入有管棚锁脚(11)，相邻两个所述管棚锁脚(11)之间设置有底注浆固定管(12)。
2.根据权利要求1所述的一种富水冻融破碎围岩隧道支护方法，其特征在于，所述超前管棚(9)和所述超前小导管(10)之间的间距为0.4～0.5米，所述超前小导管(10)的外插角为10～16度，所述超前小导管(10)的长度为3.5～4.5米。
3.根据权利要求2所述的一种富水冻融破碎围岩隧道支护方法，其特征在于，所述台阶(2)的纵向长度为4～6米，所述台阶(2)高度为2.8～3米。
4.根据权利要求3所述的一种富水冻融破碎围岩隧道支护方法，其特征在于，所述钢架支撑杆(3)纵向间距为0.5～1米，所述钢架支撑杆(3)左右两侧均设置有侧支撑。
5.根据权利要求4所述的一种富水冻融破碎围岩隧道支护方法，其特征在于，所述钢丝网(6)和所述拱架(7)外侧表面均满喷有混凝土层，所述拱架(7)的纵向间距为0.5～0.6米。
6.根据权利要求1-5所述的一种富水冻融破碎围岩隧道支护方法，其特征在于，包括步骤如下：
S1、超前平导：对于地下十分丰富，静水压力较大的软弱破碎地层应设置超前平导排水降压；
S2、掌子面周边短孔预注浆：在超前平导的基础上，可在隧道(1)开挖面周边采用短孔预注浆，固结围岩；
S3、超前支护：通过安装超前管棚(9)和超前小导管(10)进行超前支护，同时利用拱脚加固下半断面；
S4、围岩注浆：向超前小导管(10)内部进行注浆加固，注浆采用的注浆液为SC双浆液；
S5、隧道开挖：根据图纸沿隧道行进方向进行爆破开挖，同时采用分台阶(2)交错开挖的方式；
S6、初期支护，具体施工方法如下：
步骤一，纵向等距施工拱架(7)，并在相邻两个拱架(7)之间悬挂钢丝网(6)；
步骤二，通过管棚锁脚(11)和底注浆固定管(12)将拱架(7)底端进行固定，同时向底注浆固定管(12)内部进行注浆，并在钢丝网(6)和拱架(7)表面喷涂混凝土层；
步骤三，将拱架(7)的两端与地面进行固定，至此初期支护完成施工；
S7、施工钢架支撑杆(3)和中钢架支护杆(5)：在台阶(2)下面中部施工条形支撑(4)，并在条形支撑(4)和隧道(1)的拱顶之间支设中钢架支护杆(5)，并在台阶(2)顶面设置条形支撑(4)，同时在条形支撑(4)与隧道(1)拱顶之间支设钢架支撑杆(3)。
7.根据权利要求6所述的一种富水冻融破碎围岩隧道支护方法，其特征在于，所述步骤S4、步骤S2和步骤二中的注浆压力均为1MPa～2MPa，且浆液均为SC双浆液。
8.根据权利要求7所述的一种富水冻融破碎围岩隧道支护方法，其特征在于，所述步骤S5中采用控制爆破技术，短进尺、弱爆破，特别松散的岩石和断层泥不爆破或局部松动爆破，反铲或风镐开挖。
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