CN113982646A - 一种隧道富水土石混合地层溜坍堆积体的超前支护施工方法 - Google Patents
一种隧道富水土石混合地层溜坍堆积体的超前支护施工方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种隧道富水土石混合地层溜坍堆积体的超前支护施工方法，包括先对溜坍掌子面回填反压、搭设拱架、玻纤维锚杆施工、三层小导管施工和采用三台阶预留核心土工法施工溜坍段或隧道掌子面富水土石混合地层。本发明加固方法简单易操作、灵活多变、适用性强，可弥补传统超前支护加固方法的不足，效果显著，可大面积推广，可有效保证施工过程安全。
Description
技术领域
本发明涉及铁路隧道工程施工技术领域，具体涉及一种隧道富水土石混合地层溜坍堆积体的超前支护施工方法。
背景技术
在铁路及各类隧道工程项目施工时， 富水土石混合地层中细砂状堆积体在溜塌过程中重力势能的作用下而具有一定的密实度，且含水量较大。堆积体加固后需具有一定的止水性能和强度，以确保后续开挖时的施工安全。传统堆积体加固方法包括单层注浆超前小导管、大管棚及WSS帷幕注浆。其分别存在以下缺点：
（1）单层小导管注浆加固，压力浆液主要沿松散薄弱部位注入，浆脉之间难形成骨架，堆积体加固效果有限；单层超前小导管刚度低，塌腔内灌喷砼自重作用下易变形失效。
（2）大管棚支护：刚度高、承载能力强，但因管径大、管体长，地层渗透范围注浆有限，加固效果不如小导管；需要扩大断面建工作室，施工周期长；在土石混合地层中成孔困难不适用。
（3）WSS帷幕注浆适应于粉细砂岩、泥岩、黄土、粉质黏土砂层、等低渗透性地层中隧道的堵水、止水、涌水涌砂的治理及隧道超前预加固，造价高且处理周期长，不适应土石混合软硬不均地层。
现有技术中暂无针对富水土石混合地层堆积体的超前支护方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种隧道富水土石混合地层溜坍堆积体的超前支护施工方法，解决了传统支护方式稳定性差、施工周期长的问题。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种隧道富水土石混合地层溜坍堆积体的超前支护施工方法，包括以下步骤：
S1、回填反压溜塌体并注浆回填塌腔部位，平整掌子面施工场地，并在隧道内轮廓紧贴隧道处搭设拱架作为作业平台，为施作玻纤维锚杆和超前小导管提供作业条件；
S2、玻纤维锚杆施工：
（1）钻孔：采用YT-28风钻成孔在撑子面上以梅花形布设钻孔，相邻钻孔之间相距1.2m，共打设15个钻孔；
（2）注浆：采用GZJB-Ⅲ型液压双液注浆泵向钻孔内注浆，注浆材料采用1:1水泥浆，注浆压力为0.5MPa；
（3）安设玻纤维锚杆：注浆结束后向钻孔内插入玻纤维锚杆，所述玻纤维锚杆的直径为20mm，长度为3.1m～3.8m；
S3、三层小导管施工：
（1）将第一层小导管从拱架上方向上倾斜打入到掌子面地层中；
（2）将第二层小导管从拱架内部向上倾斜打入到掌子面地层中；
（3）将第三层小导管从拱架下方水平打入到掌子面地层中；
（4）采用GZJB-Ⅲ型液压双液注浆泵进行注浆，注浆压力为1～1.5MPa；
S4、分部开挖施工：
采用三台阶预留核心土工法施工溜坍段或隧道掌子面富水土石混合地层。
优选的，所述第一层小导管和第二层小导管各布设11根；其中所述第一层小导管长3m、环向间距1.5m；所述第二层小导管长4m、环向间距1.5m，与第一层小导管呈梅花形布设。
优选的，所述第三层小导管布设12个根，长3.5m，环向间距1.5m。
优选的，所述第一层小导管与水平面之间的夹角为28°～35°。
优选的，所述第二层小导管与水平面之间的夹角为5°～10°。
优选的，所述玻纤维锚杆由树脂基体和玻璃纤维制成。密度小、其强度大、方便安装。
本发明的有益效果是：
本发明通过上述方法先对溜坍掌子面回填反压，再施作掌子面纤维锚杆加固，然后施作三层小导管并注浆加固，最后采用预留核心土分部开挖，确保施工安全顺利的进行。
本发明采用三层小导管和三种材质（钢管、水泥浆液、玻纤维锚杆）刚性和柔性支护相结合的方式，并采取三角形区域注浆加固、掌子面玻纤维加固的方式；三层小导管分别用于隧道掌子面拱架外侧、拱架内与拱架下方纵向打设加固，水泥浆液用于小导管注浆加固地层形成多个加固区域，玻纤维锚杆用于加固掌子面。
本发明加固方法简单易操作、灵活多变、适用性强，可弥补传统超前支护加固方法的不足，效果显著，可大面积推广，可有效保证施工过程安全。
附图说明
图1为本发明的隧道溜塌部位回填反压立面、纵断面图；
图2为本发明的立面、纵断面图；
图3为本发明的平面图及大样图；
图4为加固支护后预留核心土开挖立面、纵断面图。
图中：1—第一层小导管，2—第二层小导管，3—第三层小导管，4—玻纤维锚杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
如图1-4所示，一种隧道富水土石混合地层溜坍堆积体的超前支护施工方法，包括反压回填，玻纤维锚杆加固，三层小导管及注浆加固；预留核心土开挖；
具体包括以下步骤：
S1、回填反压溜塌体并灌喷砼回填塌腔部位，平整掌子面施工场地，并在隧道内轮廓紧贴隧道处搭设拱架作为作业平台，为施作玻纤维锚杆和超前小导管提供作业条件；
（1）溜坍发生后，为防止溜坍情况恶化，在第一时间采用15t自卸汽车从洞外拉渣土进洞，装载机配合挖掘机将渣土对掌子面溜坍部位反压回填（反压体长度为整个上台阶的长度，平均高约2.5m）；
（2）采用10-15cm厚喷射砼封闭反压体；反压体作用：一是防止掌子面失稳，避免溜坍规模增大；二是加固上台阶初支结构，为施作超前小导管提供作业平台；三是快速堵住溜坍口，减少溜坍规模；
（3）灌喷砼回填塌腔：
通过掌子面后方第1环初支拱部预留的Φ60钢管往塌腔内灌喷砼进行回填，施工时先用风钻打孔疏通钢管，然后在钢管口焊接连接法兰，采用小型湿喷机灌喷C20砼填充塌腔。
S2、玻纤维锚杆施工：
（1）钻孔：采用YT-28风钻成孔在撑子面上以梅花形布设钻孔，相邻钻孔之间相距1.2m，共打设15个钻孔；
（2）注浆：采用GZJB-Ⅲ型液压双液注浆泵向钻孔内注浆，注浆材料采用1:1水泥浆，注浆压力为0.5MPa；
（3）安设玻纤维锚杆：注浆结束后向钻孔内插入玻纤维锚杆，玻纤维锚杆由树脂基体和玻璃纤维制成，玻纤维锚杆的直径为20mm，长度为3.1m～3.8m；
S3、三层小导管施工：采用YT-28风钻成孔、顶进超前小导管，
（1）将第一层小导管从拱架上方向上倾斜打入到掌子面地层中；第一层小导管与水平面之间的夹角为28°～35°。
（2）将第二层小导管从拱架内部向上倾斜打入到掌子面地层中；第二层小导管与水平面之间的夹角为5°～10°。
第一层小导管和第二层小导管各布设11根；其中第一层小导管长3m、环向间距1.5m；第二层小导管长4m、环向间距1.5m，与第一层小导管呈梅花形布设。
（3）将第三层小导管从拱架下方水平打入到掌子面地层中；第三层超前小导管布设12个根，长3.5m，环向间距1.5m。
（4）采用GZJB-Ⅲ型液压双液注浆泵进行注浆，注浆材料采用1:1水泥浆，注浆压力为1～1.5MPa；
S4、分部开挖施工：
采用三台阶预留核心土工法施工溜坍段或隧道掌子面富水土石混合地层。
三台阶预留核心土工法为现有常规施工方法。
第一、二层小导管使拱顶三角区域地层采用双层小导管棚架柔性支护和预注浆刚性加固。
第二、三层小导管使拱圈三角区域地层采用双层小导管柔性支护和预注浆刚性加固。
第一、二、三层小导管使拱部地层整体形成棚架刚性加固体。
玻纤维锚杆锚入地层进行稳定加固。
本发明采用三层小导管和三种材质（钢管、水泥浆液、玻纤维锚杆）刚性和柔性支护相结合的方式，结合三角形区域注浆加固、掌子面玻纤维加固的方式对溜坍堆积体进行超前支护。三层小导管分别用于隧道掌子面拱架外侧、拱架内与拱架下方纵向打设加固，水泥浆液用于小导管注浆加固地层形成多个加固区域，玻纤维锚杆用于加固掌子面。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种隧道富水土石混合地层溜坍堆积体的超前支护施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、回填反压溜塌体并注浆回填塌腔部位，平整掌子面施工场地，并在隧道内轮廓紧贴隧道处搭设拱架作为作业平台，为施作玻纤维锚杆和超前小导管提供作业条件；
S2、玻纤维锚杆施工：
（1）钻孔：采用YT-28风钻成孔在撑子面上以梅花形布设钻孔，相邻钻孔之间相距1.2m，共打设15个钻孔；
（2）注浆：采用GZJB-Ⅲ型液压双液注浆泵向钻孔内注浆，注浆材料采用1:1水泥浆，注浆压力为0.5MPa；
（3）安设玻纤维锚杆：注浆结束后向钻孔内插入玻纤维锚杆，所述玻纤维锚杆的直径为20mm，长度为3.1m～3.8m；
S3、三层小导管施工：
（1）将第一层小导管从拱架上方向上倾斜打入到掌子面地层中；
（2）将第二层小导管从拱架内部向上倾斜打入到掌子面地层中；
（3）将第三层小导管从拱架下方水平打入到掌子面地层中；
（4）采用GZJB-Ⅲ型液压双液注浆泵进行注浆，注浆压力为1～1.5MPa；
S4、分部开挖施工：
采用三台阶预留核心土工法施工溜坍段或隧道掌子面富水土石混合地层。
2.根据权利要求1所述的隧道富水土石混合地层溜坍堆积体的超前支护施工方法，其特征在于，所述第一层小导管和第二层小导管各布设11根；其中所述第一层小导管长3m、环向间距1.5m；所述第二层小导管长4m、环向间距1.5m，与第一层小导管呈梅花形布设。
3.根据权利要求1所述的隧道富水土石混合地层溜坍堆积体的超前支护施工方法，其特征在于，所述第三层小导管布设12个根，长3.5m，环向间距1.5m。
4.根据权利要求1所述的隧道富水土石混合地层溜坍堆积体的超前支护施工方法，其特征在于，所述第一层小导管与水平面之间的夹角为28°～35°。
5.根据权利要求1所述的隧道富水土石混合地层溜坍堆积体的超前支护施工方法，其特征在于，所述第二层小导管与水平面之间的夹角为5°～10°。
6.根据权利要求1所述的隧道富水土石混合地层溜坍堆积体的超前支护施工方法，其特征在于，所述玻纤维锚杆由树脂基体和玻璃纤维制成。
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