CN114412504B - 一种软岩隧道多层拱架初期支护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑施工领域，具体涉及一种软岩隧道多层拱架初期支护方法。包括以下步骤：步骤1，软岩隧道采用三台阶法铣挖施工，开挖完成后，施作0号支护，利用0号支护释放围岩压力；步骤2，待0号支护变形充分后，对0号支护进行拆换，施作第一层初期支护；步骤3，第二层初期支护分台阶紧跟第一层初期支护施作；步骤4，待第一层和第二层初期支护下台阶落底后，施作第三层支护钢筋骨架并喷射混凝土；步骤5开挖仰拱并完成初期支护，跟进仰拱和二次衬砌，完成多层拱架初期支护施作。本发明作为软岩隧道支护结构，有效解决了软岩隧道大变形的问题，提高了施工质量，降低了施工安全风险。

Description

一种软岩隧道多层拱架初期支护方法

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，具体涉及一种软岩隧道多层拱架初期支护方法。

背景技术

铁路隧道施工过程中，软弱围岩地段（页岩夹泥岩，且伴有遇水易崩解软化，呈薄层状，胶结性差，产状与隧道轴线小角度相交，岩层陡倾，高地应力，顺层偏压）采取传统单层支护结构或双层支护取得的变形控制效果较差，无法满足现场施工需要，施工中存在较大施工安全质量隐患，导致进度严重滞后，同时造成了严重的经济损失，也为后续铁路运营交通安全埋下了隐患。

发明内容

本发明的提供了一种软岩隧道多层拱架初期支护方法，能够有效降低软岩隧道大变形施工的安全风险。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种软岩隧道多层拱架初期支护方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，软岩大变形隧道开挖前，对拱部140度范围内的软弱围岩进行超前支护和注浆加固处理，在所述软弱围岩上方设置超前支护；

步骤2，所述超前支护施工完成后，进行隧道软岩开挖，开挖上台阶后进行混凝土初喷，完成0号支护；

步骤3，完成0号支护6榀初期支护钢拱架后暂停作业，让0号支护发挥超前导洞应力释放的作用，待0号支护充分变形；

步骤4，开始对0号支护进行初期支护钢拱架拆换作业，施作第一层初期支护，在拆换0号支护施作第一层初期支护过程中，同步跟进中台阶和下台阶的第一层初期支护；

步骤5，完成第一层初期支护的喷射混凝土作业后，施工径向钢花管，上台阶采用短径向钢花管，中台阶和下台阶采用长径向钢花管，同时进行注浆加固作业；

步骤6，第二层初期支护施工，上台阶、中台阶和下台阶的第二层初期支护跟进第一层初期支护施工，距离控制在2榀钢拱架的位置；

步骤7，待第二层初期支护和第一层初期支护的下台阶钢拱架落底达到6榀时，进行第三层初期支护作业；

步骤8，第三层初期支护完成6榀钢架间距长度后，进行仰拱开挖，仰拱初期支护结合作业空间设置，利用第二层初期支护同钢架型号封闭成环；仰拱初期支护只设置一层钢拱架；

步骤9，施工过程中加强监控量测，确保初期支护累计变形量不大于阈值，以及封闭成环以后变形速率不大于阈值，即进行防水结构施工，及时跟进仰拱、仰拱填充和二次衬砌。

还包括：

步骤10，当施工段与所述超前支护的末端之间的距离大于距离阈值时，则重复步骤2～步骤9进行软岩隧道施工；当施工段与所述超前支护的末端之间的距离小于或者等于距离阈值时，则重复步骤1～步骤9进行软岩隧道施工，直至完成软岩隧道大变形多层支护施工。

所述距离阈值为3m。

所述第二层初期支护和第一层初期支护包括：HW型钢钢架、纵向连接钢筋、纵向加强连接拱架、锁脚锚管、径向钢花管、钢筋网和喷射混凝土。

所述第三层初期支护包括：双层纵向钢筋、双层横向钢筋、箍筋和喷射混凝土。

所述步骤2中，开挖采用三台阶预留核心土加铣挖法施工。

所述步骤3中，0号支护需要拆除，不作为永久初期支护。

所述步骤4中，中台阶和下台阶左右两侧要错步开挖。

所述步骤6中，第二层初期支护与第一层初期支护钢拱架间隔布置。

所述步骤8中，仰拱初期支护封闭钢拱架只设置一层，且与第二层初期支护钢拱架连接。

本发明具有如下有益效果：针对高地应力、顺层偏压软岩隧道大变形施工，通过施作超前支护、机械铣挖开挖、0号支护应力释放、三层初期支护、长短钢花管径向注浆补偿控制软岩挤压变形，根据监控量测结果，合理确定二衬施作时机，保证了结构安全，降低了施工安全风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例中软岩隧道多层拱架初期支护方法的流程示意图。

图2为本发明多层支护结构示意图；

图3为本发明软岩隧道施工纵断面示意图；

图中：1-超前支护，2-0号支护，3-第一层初期支护，4-第二层初期支护，5-第三层初期支护，6-上台阶，7-中台阶，8-下台阶，9-仰拱，10-预留核心土；11-径向钢花管。

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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例子做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

实施例

如图1所示，为一个实施例中软岩隧道多层支护方法的工艺流程图，包括以下步骤：

步骤1，软岩大变形隧道开挖前，对拱部140度范围内的软弱围岩进行超前支护和注浆加固处理，在所述软弱围岩上方设置超前支护1；

步骤2，所述超前支护1施工完成后，进行隧道软岩开挖，开挖采用三台阶预留核心土加铣挖法施工，开挖上台阶6后进行混凝土初喷，完成0号支护2；

步骤3，完成0号支护2的6榀初期支护钢拱架后暂停作业，让0号支护2发挥超前导洞应力释放的作用，待0号支护2充分变形；0号支护需要拆除，不作为永久初期支护；

步骤4，开始对0号支护2进行初期支护钢拱架拆换作业，施作第一层初期支护3，在拆换0号支护2施作第一层初期支护3过程中，同步跟进中台阶7和下台阶8的第一层初期支护3；中台阶7和下台阶8左右两侧要错步开挖；

步骤5，完成第一层初期支护3的喷射混凝土作业后，施工径向钢花管11，上台阶采用短径向钢花管，中台阶7和下台阶8采用长径向钢花管，同时进行注浆加固作业；

步骤6，第二层初期支护4施工，上台阶6、中台阶7和下台阶8的第二层初期支护4跟进第一层初期支护3施工，距离控制在2榀钢拱架的位置；第二层初期支护4与第一层初期支护3钢拱架间隔布置；

步骤7，待第二层初期支护4和第一层初期支护3的下台阶8钢拱架落底达到6榀时，进行第三层初期支护5作业；

步骤8，第三层初期支护5完成6榀钢架间距长度后，进行仰拱9开挖，仰拱初期支护结合作业空间设置，利用第二层初期支护4同钢架型号封闭成环；这里需要说明，仰拱初期支护只设置一层钢拱架，且与第二层初期支护钢拱架连接；

步骤9，施工过程中加强监控量测，确保初期支护累计变形量不大于阈值，以及封闭成环以后变形速率不大于阈值，即进行防水结构施工，及时跟进仰拱、仰拱填充和二次衬砌；

步骤10，当施工段与所述超前支护1的末端之间的距离大于距离阈值时，则重复步骤2～步骤9进行软岩隧道施工；当施工段与所述超前支护1的末端之间的距离小于或者等于距离阈值时，则重复步骤1～步骤9进行软岩隧道施工，直至完成软岩隧道大变形多层支护施工。

所述0号支护用作超前导洞应力释放，不作为永久初期支护；

所述第二层初期支护4和第一层初期支护3包括：HW型钢钢架、纵向连接钢筋、纵向加强连接拱架、锁脚锚管、径向钢花管、钢筋网和喷射混凝土。

所述第三层初期支护5包括：双层纵向钢筋、双层横向钢筋、箍筋和喷射混凝土。

所述仰拱初期支护是利用第二层初期支护封闭成环，即仰拱初期支护钢架同第二层初期支护下台阶钢架连接。

本发明针对高地应力、顺层偏压软岩隧道大变形施工，通过施作超前支护1、机械铣挖开挖、0号支护2应力释放、三层初期支护、径向钢花管11径向注浆补偿控制软岩挤压变形，根据监控量测结果，合理确定二衬施作时机，保证了结构安全，降低了施工安全风险。

以下描述本发明应用场景，图2为本发明多层支护结构示意图，图3为本发明软岩隧道施工纵断面示意图，具体步骤如下：

步骤1，高地应力、顺层偏压软岩隧道开挖前，对拱部140度范围内的软弱围岩进行超前φ108管棚和注浆加固处理，管棚外插角控制在1°至5度，可以采用双液浆注浆加固，钻孔验证注浆效果后进行开挖。

步骤2，开挖采用三台阶预留核心土加铣挖法施工，铣挖上台阶后进行5cm厚的混凝土初喷，采用HW175型钢钢架完成0号支护，间距0.8m，0号支护上台阶施作6榀后停止作业。

步骤3，待0号支护充分变形，起到围岩应力释放的作用；

步骤4，开始对0号支护2进行初期支护钢拱架拆换作业，施作第一层初期支护3，在拆换0号支护2施作第一层初期支护3过程中，同步跟进中台阶7和下台阶8的第一层初期支护3；第一层初期支护采用HW175型钢钢架，间距0.8m；上台阶高度2.75m，长度4.5m-5m，中台阶高度3.60m，长度4.5m-5m，上台阶原则上每循环进尺2榀拱架，为保证上中下台阶同时推进，中、下台阶左右两侧每循环各进尺2榀拱架，左右两侧错开2榀拱架；为加强拱架纵向连接，除原有的连接钢筋外，另外每环加设7根I12型钢，上台阶3根，中台阶2根，下台阶2根。

步骤5，完成第一层初期支护3的喷射混凝土作业后，施工径向钢花管11，上台阶径向钢花管长度4m，中台阶7和下台阶8径向钢花管长度5m，同时进行注浆加固作业。

步骤6，第二层初期支护4施工，上台阶6、中台阶7和下台阶8的第二层初期支护4跟进第一层初期支护3施工，距离控制在2榀钢拱架的位置；初期支护钢架采用HW175型钢钢架，间距0.8m，同第一层拱架交错布置，即第二层钢架布置在第一层相邻拱架中间。

步骤7，待第二层初期支护4和第一层初期支护3的下台阶8钢拱架落底达到6榀时，进行第三层初期支护5作业，第三层初期支护为钢筋喷射混凝土结构。

步骤8，第三层初期支护5完成6榀钢架后进行仰拱9开挖，利用第二层初期支护4钢架封闭成环；仰拱初期支护型钢钢架采用与第二层初期支护相同的HW175型钢钢架。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种软岩隧道多层拱架初期支护方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，软岩大变形隧道开挖前，对拱部140度范围内的软弱围岩进行超前支护和注浆加固处理，在所述软弱围岩上方设置超前支护(1)；

步骤2，所述超前支护(1)施工完成后，进行隧道软岩开挖，开挖上台阶(6)后进行混凝土初喷，完成0号支护(2)；

步骤3，完成0号支护(2)6榀初期支护钢拱架后暂停作业，让0号支护(2)发挥超前导洞应力释放的作用，待0号支护(2)充分变形；

步骤4，开始对0号支护(2)进行初期支护钢拱架拆换作业，施作第一层初期支护(3)，在拆换0号支护(2)施作第一层初期支护(3)过程中，同步跟进中台阶(7)和下台阶(8)的第一层初期支护(3)；

步骤5，完成第一层初期支护(3)的喷射混凝土作业后，施工径向钢花管(11)，上台阶(6)采用短径向钢花管，中台阶(7)和下台阶(8)采用长径向钢花管，同时进行注浆加固作业；

步骤6，第二层初期支护(4)施工，上台阶(6)、中台阶(7)和下台阶(8)的第二层初期支护(4)跟进第一层初期支护(3)施工，距离控制在2榀钢拱架的位置；

步骤7，待第二层初期支护(4)和第一层初期支护(3)的下台阶(8)钢拱架落底达到6榀时，进行第三层初期支护(5)作业；

步骤8，第三层初期支护(5)完成6榀钢架间距长度后，进行仰拱(9)开挖，仰拱初期支护结合作业空间设置，利用第二层初期支护(4)同钢架型号封闭成环；仰拱初期支护只设置一层钢拱架；

步骤9，施工过程中加强监控量测，确保初期支护累计变形量不大于阈值，以及封闭成环以后变形速率不大于阈值，即进行防水结构施工，及时跟进仰拱、仰拱填充和二次衬砌。

2.根据权利要求1所述的一种软岩隧道多层拱架初期支护方法，其特征在于，还包括：

步骤10，当施工段与所述超前支护(1)的末端之间的距离大于距离阈值时，则重复步骤2～步骤9进行软岩隧道施工；当施工段与所述超前支护(1)的末端之间的距离小于或者等于距离阈值时，则重复步骤1～步骤9进行软岩隧道施工，直至完成软岩隧道大变形多层支护施工。

3.根据权利要求2所述的一种软岩隧道多层拱架初期支护方法，其特征在于，所述距离阈值为3m。

4.根据权利要求1所述的一种软岩隧道多层拱架初期支护方法，其特征在于，所述第二层初期支护(4)和第一层初期支护(3)包括：HW型钢钢架、纵向连接钢筋、纵向加强连接拱架、锁脚锚管、径向钢花管、钢筋网和喷射混凝土。

5.根据权利要求1所述的一种软岩隧道多层拱架初期支护方法，其特征在于，所述第三层初期支护(5)包括：双层纵向钢筋、双层横向钢筋、箍筋和喷射混凝土。

6.根据权利要求1所述的一种软岩隧道多层拱架初期支护方法，其特征在于，所述步骤2中，开挖采用三台阶预留核心土加铣挖法施工。

7.根据权利要求1所述的一种软岩隧道多层拱架初期支护方法，其特征在于，所述步骤3中，0号支护(2)需要拆除，不作为永久初期支护。

8.根据权利要求1所述的一种软岩隧道多层拱架初期支护方法，其特征在于，所述步骤4中，中台阶(7)和下台阶(8)左右两侧要错步开挖。

9.根据权利要求1所述的一种软岩隧道多层拱架初期支护方法，其特征在于，所述步骤6中，第二层初期支护(4)与第一层初期支护(3)钢拱架间隔布置。

10.根据权利要求1所述的一种软岩隧道多层拱架初期支护方法，其特征在于，所述步骤8中，仰拱初期支护封闭钢拱架只设置一层，且与第二层初期支护(4)钢拱架连接。

Images