[发明专利]一种高地应力软岩挤压性大变形隧道的施工方法

说明书

本发明公开了一种高地应力软岩挤压性大变形隧道的施工方法，该施工方法的主要控制措施包括超前预注浆、大断面开挖、大直径锁脚、树脂预应力锚索、双控成环步距、安装套拱和机械化配套快速施工。该施工方法能提高周边地层强度和稳定性，减少开挖对破碎围岩的扰动次数，主动支护围岩，快锚固，早承载，控制松动圈的扩展，加强初期支护结构抵抗变形的刚度，将结构不利受力状态压缩到最短，提高工作效率，显著改善作业环境，减轻劳动强度和节约劳动力，有效解决高地应力软岩挤压性大变形隧道掌子面易溜塌、变形不可控、进度不理想等施工难题，具有统筹利用资源、有序化管理、保障工程安全质量等优点。

技术领域

本发明涉及隧道工程施工技术领域，具体来说，涉及一种高地应力软岩挤压性大变形隧道的施工方法。

背景技术

随着我国铁路、公路事业的快速发展，长大隧道越来越多，隧道整体埋深也越来越大，地质条件越来越复杂，与之相应的地质问题也越来越多，尤其是挤压性围岩大变形隧道越来越多，大变形突出问题给隧道施工带来严峻挑战，目前国内变形较大且有影响的隧道有南昆铁路的家竹菁隧道，兰武二线的乌鞘岭隧道，兰渝铁路的木寨岭隧道等。发生软岩挤压性大变形问题的隧道，均处于高地应力、极高地应力区，围岩变形量和位移速度大，具有较高的流变性质，变形持续时间长，支护破坏形式多样，最终趋势是隧道内净空将被侵占，支护系统严重破坏，拆换拱现象屡见不鲜，造成施工进展极为缓慢，同时容易形成地质灾害，危及人员生命和财产安全。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种高地应力软岩挤压性大变形隧道的施工方法，能够克服现有技术的上述不足。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种高地应力软岩挤压性大变形隧道的施工方法，包括以下步骤：

S1，以上台阶作为操作平台，利用地质水平钻机实施中距离超前地质钻孔，探测前方围岩的地质情况，为大变形段落提供地质依据，适时调整设计措施和支护参数；

S2，以上台阶作为操作平台，利用三臂凿岩台车打设超前大管棚，超前大管棚尾端与一支钢架焊接牢固，尾部留不小于100cm的止浆段；钻孔完毕安装钢管后，接入注浆管路和设备，采用循环式注浆工艺，对前方围岩形成加固区，提高地层强度和稳定性；

S3，隧道拱墙范围内开挖断面分为上台阶和下台阶，简化施工工序，减少开挖对破碎围岩的扰动次数，减少钢架接头数量，防止应力释放过度；

S4，开挖出碴完成后，上台阶使用拱架拼装机进行一支钢架安装，下台阶采用人工安装，连接筋与一支钢架焊接牢固；

S5，所有一支钢架安装完毕后，使用湿喷机械手进行喷锚作业；

S6，加强初期支护结构抵抗变形的刚度，增设预应力树脂锚索，采用长短结合方式，施加预应力主动支护围岩，快锚固，早承载，控制松动圈的扩展；

S7，在上台阶两侧边墙脚处增设锁脚锚管，限制钢拱架的位移；

S8，采用双栈桥工艺及时形成封闭的初期支护体系，将结构不利受力状态压缩到最短，实行双控机制措施减缓围岩变形速率，仰拱初支封闭成环距离掌子面不大于25m，封闭成环时间不大于20天；

S9，为尽快使初支结构体系达到稳定状态，提高二衬抵抗余存的变形压力，控制围岩变形潜势，适时施作二支。

进一步地，所述超前大管棚采用Φ108mm热轧无缝钢管，壁厚6mm，施作范围拱部120°，外插角控制在1°～3°，环向间距40cm，每环38根，每循环施作长度9m为宜，相邻两环之间纵向搭接长度不小于3m，超前大管棚尾端与一支钢架焊接牢固。