CN115596454A - 水平层状围岩隧洞防垮塌开挖方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水平层状围岩隧洞防垮塌开挖方法，具体步骤如下：步骤一：在隧洞开挖掌子面两侧沿设计轮廓线爆破预裂缝；步骤二：在两侧所述预裂缝之间，由下至上分层开挖所述掌子面直至拱顶保护层；步骤三：将锚杆依次穿过所述拱顶保护层及拱顶深处稳固岩层；步骤四：爆破开挖所述拱顶保护层。本发明的有益效果是，本发明在隧洞开挖掌子面两侧沿设计轮廓线爆破预裂缝，可以减少超欠挖现象的发生，有效控制开挖轮廓。由下至上分层开挖掌子面直至拱顶保护层，使用全长粘结型锚杆支护拱顶保护层及拱顶上部岩层，有效防止施工中拱顶垮塌，最后开挖拱顶保护层，并对裸露锚杆进行弯折处理，确保拱顶的稳固。
Description
技术领域
本发明涉及水平层状围岩隧洞防垮塌开挖方法，属于隧洞施工技术领域。
背景技术
随着我国交通基础建设的高速发展，山岭隧洞在高速公路和铁路中所占比重日益增大，由于层状围岩隧洞广泛分布，在隧洞设计施工中经常会遇到层状围岩稳定性的问题，层状围岩一般稳定性较差，自稳能力差，自重及应力条件下易沿层理面发生滑动剪切破坏，且拱部易形成掉块落石、离析、弯折、坍塌现象，严重威胁隧洞施工安全，同时，拱部易产生平层，超欠挖及开挖轮廓难以控制等问题，影响后续施工的质量、且加大施工成本。
发明内容
本申请的目的在于，提供一种水平层状围岩隧洞防垮塌开挖方法以解决现有技术中水平层状围岩易垮塌、超欠挖及开挖轮廓难以控制的技术问题。为实现上述目的，本发明提出了一种水平层状围岩隧洞防垮塌开挖方法，具体方案如下：
一种水平层状围岩隧洞防垮塌开挖方法，具体步骤如下：
步骤一：在隧洞开挖掌子面两侧沿设计轮廓线爆破预裂缝；
步骤二：在两侧所述预裂缝之间，由下至上分层开挖所述掌子面直至拱顶保护层；
步骤三：将锚杆依次穿过所述拱顶保护层及拱顶深处稳固岩层；
步骤四：开挖所述拱顶保护层。
优选的，在所述步骤二之前，还包括爆破开挖第一区域；所述第一区域为由所述预裂缝向所述掌子面中心方向延伸的区域；所述第一区域的宽度不小于20cm。
优选的，在所述步骤三之前，还包括在所述拱顶保护层钻孔；所述钻孔与所述拱顶保护层的结构面垂直，所述钻孔深度大于所述锚杆长度。
作为一种选择，所述锚杆为全长粘结型锚杆。
优选的，所述锚杆与所述钻孔之间填充的粘结材料为混凝土浆液。
优选的，在所述步骤四之后，还包括：
步骤五：对开挖所述拱顶保护层后裸露的所述锚杆进行弯折处理。
本发明的有益效果是，本发明在隧洞开挖掌子面两侧沿设计轮廓线爆破预裂缝，可以减少超欠挖现象的发生，有效控制开挖轮廓。由下至上分层开挖掌子面直至拱顶保护层，使用全长粘结型锚杆支护拱顶保护层及拱顶上部岩层，有效防止施工中拱顶垮塌，最后开挖拱顶保护层，并对裸露锚杆进行弯折处理，确保拱顶的稳固。
附图说明
图1为本发明实施例水平层状围岩隧洞防垮塌开挖面结构示意图；
图中：1、预裂缝；2、第一区域；3、第二区域；4、第三区域；5、拱顶保护层；6、锚杆。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
参照图1，一种水平层状围岩隧洞防垮塌开挖方法，具体步骤如下：
步骤一：在隧洞开挖掌子面两侧沿设计轮廓线爆破预裂缝1；爆破开挖隧洞，一方面要求爆破开挖的边界尽量与设计的轮廓线相符合，不要出现超欠挖，同时也要求开挖边界上的岩体能尽可能保持完整和稳定，针对本实施例中的水平层状围岩隧洞，采用预裂爆破技术，先在隧洞开挖掌子面两侧设计轮廓线爆破开挖出有一定宽度的预裂缝1，预裂缝1可以缓冲、反射开挖爆破的振动波，控制主爆破对保留岩体的破坏影响，使获得较为平整的开挖轮廓。
获得预裂缝1后，对第一区域2进行爆破开挖。具体的，第一区域2在隧洞两侧位置，第一区域2为由预裂缝1向掌子面中心方向延伸的区域；单侧第一区域2的宽度不小于20cm。本实施例中第一区域2宽度为25cm。
步骤二：采用爆破方法在两侧所述预裂缝之间，由下至上分层开挖掌子面直至拱顶保护层5；水平层状围岩隧洞开挖后，岩体极易沿着拱顶层理面整体脱落，形成平如桌面的平顶现象，平顶现象使得隧洞拱顶以“梁”的形式支撑着上覆岩体的重力，当此跨度达到岩石“梁”的极限跨度时，拱顶岩层断裂，断裂后又使得上层岩层形成“梁”式结构，在上部荷载的作用下，隧洞拱部岩层不断发生断裂破坏，直至拱部达到应力平衡。采用由下至上分为多个区域进行开挖掌子面，可以减少一次的开挖方量和跨度，增大施工过程中围岩的稳定性，也可以避免岩层断裂塌方或出现安全事故。
本实施例中将爆破开挖掌子面区域分为第二区域3和第三区域4，第二区域3与第三区域4作为主爆破区域，依次爆破开挖，挖掘至第三区域4时，注意不破坏拱顶保护层5，预留拱顶保护层5可以防止直接爆破对拱顶的冲击使其出现松散破碎、崩落、超挖甚至垮塌。
步骤三：将锚杆6依次穿过所述拱顶保护层5及拱顶深处稳固岩层；对拱顶保护层5进行锚杆6支护，由于水平层状围岩一般为沉积岩，沉积岩一般经过风化、搬运、沉积固结的成岩过程，使得围岩中各岩层的抗压强度、抗拉强度、粘性模量等力学参数差异性大，在水平方向层理，岩石节理、裂隙共同作用下极不稳定，因此在拱顶保护层5处设置锚杆6支护，锚杆6依次穿过拱顶保护层5及拱顶深处稳固岩层。
在拱顶保护层5进行钻孔，钻孔与拱顶保护层5的结构面垂直，孔深大于锚杆6长度，锚杆6长度远大于拱顶保护层5厚度，具体的采用全长粘结型锚杆6支护，即将锚杆6插入钻孔内，向钻孔内灌注水泥砂浆，通过孔内全长灌注水泥砂浆，把锚杆6体全长与岩体粘结在一起，使锚杆6体与岩体共同受力，通过锚杆6体穿过岩层的松动圈至弹性圈，实现锚杆6对岩层的锚固支护作用；通过全长粘结，实现较好的传力，同时保证了锚杆6的防腐。锚杆6的轴向作用力将拱顶各层岩层夹紧，使其挤压以增强各层间摩擦作用，提高层间抗剪力，把可能崩落的不稳定岩块用锚杆6固定在围岩深处稳定的岩体上，防止拱顶垮塌。
步骤四：爆破开挖拱顶保护层5，沿开挖轮廓进行爆破开挖拱顶保护层5，完成最终开挖面的挖掘作业，使拱顶保护层5区域的锚杆6裸露。
步骤五：对爆破开挖拱顶保护层5后裸露的锚杆6进行处理，将裸露的锚杆6从其根部向开挖掌子面掘进方向弯折，使其紧贴拱顶，对拱顶进一步保护，防止垮塌。具体的，本实施例中弯折处理锚杆6后对隧洞表面进行挂网喷射混凝土处理。
本发明的有益效果是，本发明在隧洞开挖掌子面两侧沿设计轮廓线爆破预裂缝，可以减少超欠挖现象的发生，有效控制开挖轮廓。由下至上分层开挖掌子面直至拱顶保护层，使用全长粘结型锚杆支护拱顶保护层及拱顶上部岩层，有效防止施工中拱顶垮塌，最后开挖拱顶保护层，并对裸露锚杆进行弯折处理，确保拱顶的稳固。
以上实施例仅表达了本发明的一种实时方式，其描述较为具体和详细，但不能因此而理解为对本发明专利的范围约束。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应该以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种水平层状围岩隧洞防垮塌开挖方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一：在隧洞开挖掌子面两侧沿设计轮廓线爆破预裂缝；
步骤二：在两侧所述预裂缝之间，由下至上分层开挖所述掌子面直至拱顶保护层；
步骤三：将锚杆依次穿过所述拱顶保护层及拱顶深处稳固岩层；
步骤四：开挖所述拱顶保护层。
2.根据权利要求1所述的一种水平层状围岩隧洞防垮塌开挖方法，其特征在于，在所述步骤二之前，还包括爆破开挖第一区域；
所述第一区域为由所述预裂缝向所述掌子面中心方向延伸的区域；
所述第一区域的宽度不小于20cm。
3.根据权利要求1所述的一种水平层状围岩隧洞防垮塌开挖方法，其特征在于，在所述步骤三之前，还包括在所述拱顶保护层钻孔；
所述钻孔与所述拱顶保护层的结构面垂直，所述钻孔深度大于所述锚杆长度。
4.根据权利要求3所述的一种水平层状围岩隧洞防垮塌开挖方法，其特征在于，所述锚杆为全长粘结型锚杆。
5.根据权利要求4所述的一种水平层状围岩隧洞防垮塌开挖方法，其特征在于，所述锚杆与所述钻孔之间填充的粘结材料为混凝土浆液。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种水平层状围岩隧洞防垮塌开挖方法，其特征在于，在所述步骤四之后，还包括：
步骤五：对开挖所述拱顶保护层后裸露的所述锚杆进行弯折处理。
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