[发明专利]一种大跨径隧道塌体的加固方法

说明书

本发明是一种大跨径隧道塌体的加固方法；包括步骤1、塌体状态评估；步骤确定塌体范围：对潜在塌体的风险性进行划分；对塌体进行加固作业；针对不同风险等级采取不同的塌体加固参数确定加固参数；加固施工：钢拱架及长锁脚锚杆一体化、横担钢架连接；塌体区域环向管棚，超前注浆；洞周小导管注浆；塌体区域注浆加固：掌子面后方塌体区域注浆加固，小导管注浆；掌子面前方塌体区域注浆加固。本方法对隧道塌体实现量化评估，塌体范围和滑塌风险的确定，给施工中的塌体处理提供了理论依据，隧道施工中面对不同的塌体加固，更加有针对性。针对不同风险等级采取不同的塌体加固参数，在保证安全的前提下，最大限度的节省了材料。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，尤其涉及隧道施工过程中洞内塌体的加固方法，具体是一种大跨径隧道塌体的加固方法。

背景技术

地质问题是隧道施工过程中的首要问题，而山岭隧道地质复杂性相对较高，地勘数据往往难以精细化描述隧道沿线地质的细节特征，对于地质复杂地区，局部地层变异性给隧道施工带来巨大的挑战，同时随着交通建设发展的需求逐渐提升，新建项目中大跨度隧道越来越多，一方面，大跨度隧道开挖跨度和面积较大、对地层加固要求高、同时由于大跨度隧道与地质体的相对尺度缩小，开挖过程中地质突变（变异）体（例如软岩大变形、突泥、硬岩破碎带灯）出现的概率增大，导致施工难度较大，但另一方面，开挖过程所揭示的地质特征相对更多，通过加强施工过程地质调查能够及时准确发现潜在的地质突变体，尤其是施工过程中的潜在塌体。目前，山岭隧道施工多采用“新奥法”，通过喷射混凝土、锚杆、钢筋网、钢拱架等进行初期支护，并采用二次衬砌作为安全储备和装饰。但是大多数的支护参数及方法仅适用于对小跨度隧道、常规围岩条件下（不考虑地质突变体）的支护，对于大跨度隧道下潜在塌体的加固则需要一种新的施工方法。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有技术的不足，提出一种适用于大跨度隧道的塌体加固方法。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的：

一种大跨径隧道塌体的加固方法，包括

步骤1、塌体状态评估；

步骤1.1、确定塌体范围，采用人工观察测量、地质雷达扫描及其他辅助手段获取塌体岩土特征，所述特征包括但不限于内摩擦角、是否含地下水、塌体的几何特征及规模；

步骤1.1.1、具体过程包括沿隧道纵向延伸长度Lz、沿隧道径向延伸长度Lj、沿隧道环向延伸长度Lh以及估计塌体重心与水平线的夹角α，结合前兆现象及已经发生小范围坍塌的情况对塌体状况进行综合评估；

步骤1.2、对潜在塌体的风险性进行划分：

步骤1.2.1、滑塌风险：考虑潜在滑移的可能性重心及角度、岩土参数摩擦角φ，塌体临界滑移角φc，假设塌体与周边岩土脱离为临界状态下的滑移角为φc，塌体局部的滑移体也有同样的临界滑移角φc，取φc=φ，则α＞φc，塌体发生滑移的可能性增大，相反则滑移风险降低，简化定义：拱顶范围为I级；跨拱顶和侧墙为II级；侧墙范围为III级；

其中，塌体总宽度Lh=d1+d2，d1≤0则塌体位于侧墙范围内，视为III级风险，d10则塌体位于侧墙与拱顶分界上，当0.6Lh＞d10，视为II级风险，当d1≥0.6Lh时视为I级风险；

步骤1.2.2、规模风险及后果：

记隧道开挖面积为S（单位平方米），以每延米开挖体积为为基准，评估塌体坍塌后果风险，体积大于以S×1/3计为I级；体积小于S×1/3且大于S×1/4计为II级计算，体积小于S×1/4计为III级；

步骤2、对塌体进行加固作业

步骤2.1、针对不同风险等级采取不同的塌体加固参数：

步骤2.1.1确定加固参数包括：

1）注浆参数：水泥浆配比、注浆压力；

2）钢拱架、洞周锚杆、长锁脚锚杆参数、钢拱架间距Gd，钢拱架工字钢型号Gx，长锁脚锚杆、钢横担的施作范围：塌体范围+前后距离d；

3）超前管棚参数:施作数量Cn，环向间距Cd；