CN113982641A - 公路隧道大直径通风竖井iii级、iv级围岩段支护优化结构 - Google Patents
公路隧道大直径通风竖井iii级、iv级围岩段支护优化结构 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供公路隧道大直径通风竖井III级、IV级围岩段支护优化结构，涉及隧道工程竖井施工技术领域，该正井法施工隧道竖井支护结构的施工方法，包括以下步骤：S1：超前钻孔探水作业，利用超前钻机对工作面进行探孔作业，探孔深度可为30m，若探孔过程中存在涌水情况，采用超前全断面帷幕注浆对工作面以下进行堵水固结，再进行下步作业，若无渗漏水，进行炮眼的打设及爆破作业；S2：爆破作业，对工作面围岩进行凿孔爆破，爆破深度范围为3m至4m；S3：出渣作业,爆破结束后观察工作面围岩情况；本发明施工工序的简化，提高了施工效率，加快了施工进度，极大的缩短了施工工期，提高了井内施工人员的安全系数，极大减少了井内施工人员的投入。
Description
技术领域
本发明涉及隧道工程竖井施工技术领域，具体是公路隧道大直径通风竖井III级、IV级围岩段支护优化结构。
背景技术
传统竖井的施工工艺最早应用于矿山开采中，但随着工程领域的不断发展，长、大公路隧道工程中不断涌现通风竖井的建设，目的是为了给正洞进行通风及降温的作用，但在通风竖井的施工过程中，竖井施工工序比较繁琐、施工人员在井底施工时间长、对施工人员的体力及耐力具有较大的挑战，尤其是超大深竖井长期施工对施工人员的健康会造成一定损害。
现有竖井施工中，支护结构主要是由初期支护、防水层以及二次衬砌组成，初期支护中主要包含初次喷射混凝土、锚杆的施做、锚杆注浆作业、钢筋网的施做、钢拱架的施工、纵向连接筋、再次喷射混凝土；防水层的施工主要包含纵向及环向排水管的安装、土工布及防水板的安装；二次衬砌主要包含钢筋的绑扎、二衬混凝土的浇筑，二衬钢筋绑扎中钢筋主要采用焊接的方式进行连接。以上施工过程均需要施工人员在竖井工作面长时间的作业才能完成，并且施工工序繁琐，工序时间长，一方面存在安全隐患，另一方面对工期也存在巨大的挑战。
发明内容
本发明的目的在于提供公路隧道大直径通风竖井III级、IV级围岩段支护优化结构，旨在提出正井法施工公路隧道大直径通风竖井III级、IV级围岩及无地下水段支护结构的施工方法以解决上述现有技术中安全隐患高、施工效率低的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：公路隧道大直径通风竖井III级、IV级围岩段支护优化结构，包括以下步骤：
S1：超前钻孔探水作业，利用超前钻机对工作面进行探孔作业，探孔深度为30m，若探孔过程中存在涌水情况，采用超前全断面帷幕注浆对工作面以下进行堵水固结，再进行下步作业，若无渗漏水，进行炮眼的打设及爆破作业；
S2：爆破作业，对工作面围岩进行凿孔爆破，爆破深度范围为3m至4m；
S3：出渣作业,爆破结束后观察工作面围岩情况，并对周边松动围岩及盲炮进行处理，当周边围岩及井底围岩趋于稳定，进行出渣作业；
S4：二衬双层钢筋绑扎作业，二衬钢筋环向钢筋采用绑扎连接的方式施工，纵向采用φ20螺纹套筒的方式连接，双层钢筋之间采用φ10箍筋辐射性布置进行连接；
S5：混凝土的浇筑作业，二衬双层钢筋绑扎作业结束后，采用管道运输的方式将C35防水混凝土输送至井底二衬模板内，进行混凝土的浇筑；
S6：井壁堵水作业，若井壁存在渗水现象，采用径向注浆的方式对渗水处进行注浆堵水作业。
本发明的进一步的技术方案为，在步骤S1中，根据地质情况以及涌水成因，在涌水里程上方30m处加强壁后注浆，进而形成加固隔水层以限制上部井壁出水量，减少对下部施工的影响，再进行井底超前探水注浆，封堵掌子面下方水患，安全出水量范围内，分段注浆交替开挖支护以确保工程平稳安全推进。
本发明的进一步的技术方案为，在井底工作面处理水患，探水注浆止水前设置止浆垫，止浆垫采用C35防水混凝土一起浇筑，竖井止浆垫厚度为5m，加固止浆垫、注浆孔管，最后注浆封堵涌水。
本发明的进一步的技术方案为，采用SKMG400型锚固钻机钻孔，配合Ф42mm钻杆，地面供水钻进，沿井筒半径在工作面标出钻孔位置，并做好编号和记号，开钻安装套管，注浆试压，按照套管的方向和倾角钻进探水，注浆孔距混凝土井壁0.3m，均匀布置8个径向切向孔，孔底超出井壁沟帮2m，注浆孔与岩层裂隙相交，注浆后形成一个帷幕加固圈，钻孔探注结束，竖井中心处打设1个注浆检查孔以检查注浆效果。
本发明的进一步的技术方案为，朝着工作面推进方向对称打设4个探水孔，若出水量＜10m³/h，则继续打设剩余探水孔，再通过2TGZ-60/210型电动注浆泵向探水孔内注浆工作；若出水量≥10m³/h，则立即开始注浆工作，其中注浆压力是6Mpa以上，浆液有效扩散半径不低于3m。
本发明的进一步的技术方案为，在步骤S2中，通过数控FJD-6A型六臂伞钻对工作面围岩进行凿孔爆破。
本发明的进一步的技术方案为，在步骤S6中，采用YT29凿岩机在井壁上钻孔，孔径为42mm，打入围岩的孔深为2m，其中井深每隔3.5m开设一环孔，每环孔的数量为8个，井壁渗水严重处单独钻孔，向孔内注浆，注浆材料为水泥浆，浆液有效扩散半径不低于3m，注浆压力范围是1至2MPa。
本发明的进一步的技术方案为，利用吊盘用风钻在已浇筑的井壁上施工Ф42mm注浆孔，安装Ф38×350mm的封孔器，注浆管端安装高压球阀，在吊盘上利用2TGZ-60/210型电动注浆泵进行注浆堵水、加固。
本发明的有益效果是：
1、施工工序的简化，提高了施工效率，加快了施工进度，极大的缩短了施工工期。
2、提高了井内施工人员的安全系数。
3、极大减少了井内施工人员的投入。
4、摒弃喷射混凝土、建材的使用，保护了环境。
5、通过取消初期支护及防水层施工，加强二次衬砌、增加注浆工序，保障了施工质量。
附图说明
图1是本发明的施工工艺流程图结构示意图；
图2是本发明的径向切向孔位分布位置结构示意图；
图3是本发明的全断面深孔预注浆结构示意图；
图4是本发明图3的A-A断面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
如图1所示，公路隧道大直径通风竖井III级、IV级围岩段支护优化结构，包括以下步骤：S1：超前钻孔探水作业，利用超前钻机对工作面进行探孔作业，探孔深度可为30m，若探孔过程中存在涌水情况，采用超前全断面帷幕注浆对工作面以下进行堵水固结，再进行下步作业，若无渗漏水，进行炮眼的打设及爆破作业；S2：爆破作业，对工作面围岩进行凿孔爆破，爆破深度范围为3m至4m；S3：出渣作业,爆破结束后观察工作面围岩情况，并对周边松动围岩及盲炮进行处理，在工作面“超前帷幕注浆”及井壁“径向注浆”作业后，当周边围岩及井底围岩趋于稳定，进行出渣作业；S4：二衬双层钢筋绑扎作业，二衬钢筋环向钢筋采用绑扎连接的方式施工，纵向采用φ20螺纹套筒的方式连接，双层钢筋之间采用φ10箍筋辐射性布置进行连接；S5：混凝土的浇筑作业，二衬双层钢筋绑扎作业结束后，采用管道运输的方式将C35防水混凝土输送至井底二衬模板内，进行混凝土的浇筑，其中井口下60m，易受地表降水的影响，将原SJ-V型衬砌断面二衬厚度50cm，保持不变；S5b型衬砌断面衬砌厚度加强至70cm；S4a、S4b、S3级围岩衬砌厚度加强至50cm；S6：井壁堵水作业，若井壁存在渗水现象，采用径向注浆的方式对渗水处进行注浆堵水作业。
在本具体实施例中，本发明施工工序的简化，提高了施工效率，加快了施工进度，极大的缩短了施工工期，提高了井内施工人员的安全系数，极大减少了井内施工人员的投入，摒弃喷射混凝土、建材的使用，保护了环境，通过取消初期支护及防水层施工，加强二次衬砌、增加注浆工序，保障了施工质量，需要说明的是：本发明用于公路隧道大直径通风竖井III级、IV级围岩及无地下水段。
本发明的另一具体实施例中，在步骤S1中，详细了解地质情况，深入分析涌水成因，结合其他竖井治水经验，确定竖井治水方案，在涌水里程上方30m处加强壁后注浆，进而形成加固隔水层以限制上部井壁出水量，减少对下部施工的影响，再进行井底超前探水注浆，封堵掌子面下方水患，安全出水量范围内，分段注浆交替开挖支护以确保工程平稳安全推进。
具体的，在井底工作面处理水患，探水注浆止水前设置止浆垫，止浆垫采用C35防水混凝土分层一起浇筑，以防注浆过程中跑浆，根据现场实际情况，本竖井止浆垫厚度为5m，砼强度到达设计要求后，加固止浆垫、注浆孔管，最后注浆封堵涌水。
具体的，如图2所示，采用SKMG400型锚固钻机钻孔，配合Ф42mm钻杆，地面供水钻进，沿井筒半径在工作面标出钻孔位置，并做好编号和记号，止浆垫到达设计要求后，开钻安装套管，注浆试压，待试验压力达到要求，即可按照套管的方向和倾角钻进探水，注浆孔距混凝土井壁0.3m，均匀布置8个径向切向孔，孔底超出井壁沟帮2m，注浆孔与岩层裂隙相交，注浆后形成一个帷幕加固圈，钻孔探注结束，竖井中心处打设1个注浆检查孔以便于检查注浆效果。
具体的，如图3和图4所示，按照“探注结合”原则，朝着工作面推进方向先对称打设4个探水孔，若出水量＜10m³/h，则继续打设剩余探水孔，再通过2TGZ-60/210型电动注浆泵向探水孔内注浆工作；若出水量≥10m³/h，则立即开始注浆工作，其中注浆压力是6Mpa（静水压力3倍）以上，浆液有效扩散半径不低于3m，需要说明的是：注浆材料为水泥浆，浆液浓度应根据岩体条件加以调整，初拟如下：水泥浆的水灰比为0.5-1.0～1∶1.0，采用双浆液，其配比参数为：C：S=1：（0.6-1.0）（体积比），水泥浆水灰比0.8：1-1：1,水玻璃取模数2.6～2.8，浓度42°Bé。
具体的，在步骤S2中，通过数控FJD-6A型六臂伞钻对工作面围岩进行凿孔爆破。
具体的，在步骤S6中，采用YT29凿岩机在井壁上钻孔，孔径为42mm，打入围岩的孔深为2m，其中井深每隔3.5m开设一环孔，每环孔的数量为8个（梅花型布置），井壁渗水严重处单独钻孔，向孔内注浆，注浆材料为水泥浆，浆液有效扩散半径不低于3m，注浆量约为Q=3.14×（8²-4.5²）×30×3%×1.3=51.19m³，注浆压力范围是1至2MPa，需要说明的是：注浆材料为水泥浆，浆液浓度应根据岩体条件加以调整，初拟如下：水泥浆的水灰比为0.44：1-0.5：1，如采用双浆液，其配比参数为：C：S=1：（0.6-1.0）（体积比），水泥浆水灰比0.8：1-1：1,水玻璃模数2.6-2.8，水玻璃浓度35°Bé。
具体的，利用吊盘用风钻在已浇筑的井壁上施工Ф42mm注浆孔，安装Ф38×350mm的封孔器，注浆管端安装高压球阀，在吊盘上利用2TGZ-60/210型电动注浆泵进行注浆堵水、加固。
注浆效果检查：注浆效果检查一般以堵水率和出水量来表示，经过壁后注浆和超前注浆堵水处理，二衬无明显渗水，证明堵水良好，到达设计要求，注浆段内开挖衬砌出水量为4.2m³/h＜5m³/h，达到设计目标，注浆效果良好。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.公路隧道大直径通风竖井III级、IV级围岩段支护优化结构，其特征在于：包括以下步骤：
S1：超前钻孔探水作业，利用超前钻机对工作面进行探孔作业，探孔深度为30m，若探孔过程中存在涌水情况，采用超前全断面帷幕注浆对工作面以下进行堵水固结，再进行下步作业，若无渗漏水，进行炮眼的打设及爆破作业；
S2：爆破作业，对工作面围岩进行凿孔爆破，爆破深度范围为3m至4m；
S3：出渣作业,爆破结束后观察工作面围岩情况，并对周边松动围岩及盲炮进行处理，当周边围岩及井底围岩趋于稳定，进行出渣作业；
S4：二衬双层钢筋绑扎作业，二衬钢筋环向钢筋采用绑扎连接的方式施工，纵向采用φ20螺纹套筒的方式连接，双层钢筋之间采用φ10箍筋辐射性布置进行连接；
S5：混凝土的浇筑作业，二衬双层钢筋绑扎作业结束后，采用管道运输的方式将C35防水混凝土输送至井底二衬模板内，进行混凝土的浇筑；
S6：井壁堵水作业，若井壁存在渗水现象，采用径向注浆的方式对渗水处进行注浆堵水作业。
2.根据权利要求1所述的公路隧道大直径通风竖井III级、IV级围岩段支护优化结构，其特征在于，在步骤S1中，根据地质情况以及涌水成因，在涌水里程上方30m处加强壁后注浆，进而形成加固隔水层以限制上部井壁出水量，减少对下部施工的影响，再进行井底超前探水注浆，封堵掌子面下方水患，安全出水量范围内，分段注浆交替开挖支护以确保工程平稳安全推进。
3.根据权利要求2所述的公路隧道大直径通风竖井III级、IV级围岩段支护优化结构，其特征在于，在井底工作面处理水患，探水注浆止水前设置止浆垫，止浆垫采用C35防水混凝土一起浇筑，竖井止浆垫厚度为5m，加固止浆垫、注浆孔管，最后注浆封堵涌水。
4.根据权利要求3所述的公路隧道大直径通风竖井III级、IV级围岩段支护优化结构，其特征在于，采用SKMG400型锚固钻机钻孔，配合Ф42mm钻杆，地面供水钻进，沿井筒半径在工作面标出钻孔位置，并做好编号和记号，开钻安装套管，注浆试压，按照套管的方向和倾角钻进探水，注浆孔距混凝土井壁0.3m，均匀布置8个径向切向孔，孔底超出井壁沟帮2m，注浆孔与岩层裂隙相交，注浆后形成一个帷幕加固圈，钻孔探注结束，竖井中心处打设1个注浆检查孔以检查注浆效果。
5.根据权利要求4所述的公路隧道大直径通风竖井III级、IV级围岩段支护优化结构，其特征在于，朝着工作面推进方向对称打设4个探水孔，若出水量＜10m³/h，则继续打设剩余探水孔，再通过2TGZ-60/210型电动注浆泵向探水孔内注浆工作；若出水量≥10m³/h，则立即开始注浆工作，其中注浆压力是6Mpa以上，浆液有效扩散半径不低于3m。
6.根据权利要求1所述的公路隧道大直径通风竖井III级、IV级围岩段支护优化结构，其特征在于，在步骤S2中，通过数控FJD-6A型六臂伞钻对工作面围岩进行凿孔爆破。
7.根据权利要求1所述的公路隧道大直径通风竖井III级、IV级围岩段支护优化结构，其特征在于，在步骤S6中，采用YT29凿岩机在井壁上钻孔，孔径为42mm，打入围岩的孔深为2m，其中井深每隔3.5m开设一环孔，每环孔的数量为8个，井壁渗水严重处单独钻孔，向孔内注浆，注浆材料为水泥浆，浆液有效扩散半径不低于3m，注浆压力范围是1至2MPa。
8.根据权利要求7所述的公路隧道大直径通风竖井III级、IV级围岩段支护优化结构，其特征在于，利用吊盘用风钻在已浇筑的井壁上施工Ф42mm注浆孔，安装Ф38×350mm的封孔器，注浆管端安装高压球阀，在吊盘上利用2TGZ-60/210型电动注浆泵进行注浆堵水、加固。
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2021
- 2021-10-19 CN CN202111216868.1A patent/CN113982641A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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