[发明专利]富水极破碎围岩隧道塌方段围岩控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一项富水极破碎围岩隧道塌方段围岩控制方法，属于隧道及地下工程领域。

背景技术

随着我国交通建设的快速发展，山岭隧道占据的比重越来越大。受复杂地质构造条件及地形地貌因素的影响，我国山岭隧道工程经常穿过断裂破碎带及溶腔堆积体等极松散岩体。在地下水、地应力及松散围岩体破碎结构综合作用下，常因工程地质及水文地质条件突变、或支护结构及强度设计不足而造成初期支护变形开裂破坏，引发大规模塌方事故。塌方堆积物在隧道内形成由塌方口向两侧延伸数米至数十米的稳定锥形堆积体；堆积体内包含大量地下水体及泥、砂、孤石等堆积物，轻者影响隧道施工安全，影响工期；重者导致人员伤亡。

注浆法是隧道塌方行之有效的处治方法，现有方法主要包括地面注浆及隧道内注浆。地面注浆工程主要针对浅埋隧道，且塌方对地表有显著影响，产生冒顶的事故的处置，但受制于复杂地表环境，施工运输条件差，工期较长，而对于埋深较大的隧道引发的地面塌陷（埋深大于50m），则地表处治完全无法实施。隧道内实施的治理工程以塌方体注浆小导管固结注浆与塌方段壁后管棚注浆相结合的联合注浆方法为主。这种注浆方式存在严重不足：其一，塌方体往往具有结构松散、富泥、饱水的特征，风动凿岩机难以成孔，不利于打入注浆小导管，同时受风动凿岩机极限作业能力及塌方体内硬岩孤石的限制（硬岩孤石阻碍了小导管下入），注浆小导管无法达到设计深度而影响充填固结效果；其二，管棚长度及外插角较小，注浆压力较低，造成塌方段围岩加固圈范围及强度有限，难以抵抗围压侧向压力。开挖轮廓难以控制，初期支护变形开裂，换拱频繁，造成围岩侧向侵限严重，大者可达数米，最终引发二次塌方，甚至发展为破坏强烈的突水突泥，严重拖延工期及造成巨大的经济损失。

发明内容

本发明针对富水断层破碎带或岩溶塌腔堆积体围岩隧道塌方的处理方法存在的治理效果不理想、初期支护变形开裂严重及易引发地质灾害等问题，提供了一种富水极破碎围岩隧道塌方段围岩综合控制方法。

本方法是采用如下技术方案实现的：

富水极破碎围岩隧道塌方段围岩控制方法，包括以下步骤：

A．塌方致灾因素及成灾程度探查分析；

B．堆积体暴露面稳固及深部排水泄压：采用锚喷混凝土+挂网方式对堆积体暴露面进行封闭，同时依据探测结果，针对关键富水区施工深部引水泄压孔，对堆积体内部地下水引流泄压；

C．塌方及影响段支护强度强化：在塌方相邻段采用临时型钢支撑+网喷混凝土方式对塌方相邻段10~20m范围内形成支护强化段；

D．塌方堆积体防突充实加固：根据掌子面前方堆积体空洞及塌方体范围的探测结果，针对堆积体内部空腔，施工吹砂钻孔，进行吹砂充填空腔，并注单液浆固结进行处理；对极松散堆积体内部通过防突注浆孔进行充填固结；

E．非对称周边帷幕注浆加固：对塌方区周边帷幕加固厚度增加至10m，其他区域加固圈厚度为5~8m，注浆后形成受力平衡、变形协调的闭合注浆加固壳；

F．注浆加固塌方段开挖方法及初期支护方式确定：注浆区段采用双侧壁导坑法进行开挖；初期支护采用双层支护；

G．局部补充注浆：紧跟隧道开挖过程，针对探测或者直接揭露的注浆加固盲区采用导管径向注浆方式进行补注；

H．仰拱开挖及二衬施工：洞身开挖支护完成后，及时进行仰拱施工，并封闭成环；其后二衬及时跟进，衬砌各项施工工艺和技术指标必须满足设计或规范要求。

上述控制方法具体包括以下步骤：

A．塌方致灾因素及成灾程度探查分析

综合分析隧道勘察期及施工揭露的地质及水文地质资料，从地质构造、岩层岩性、地形地貌及地下水等方面对塌方致灾因素进行分析；综合利用物探及钻孔手段对塌方纵向及横向成灾规模进行探查，尤其是堆积体洞内充填形态、范围及堆积体内地下水富水情况及水压状况，为重点治理区域圈定和治理方案制定提供依据。

B．堆积体暴露面稳固及深部排水泄压