[发明专利]用于软弱破碎围岩隧道拱顶大规模塌腔的快速处治方法

说明书

本发明公开了一种用于软弱破碎围岩隧道拱顶大规模塌腔的快速处治方法，包括如下步骤：（1）喷射混凝土封闭塌腔体表面；（2）架立型钢拱架；（3）在空腔中预埋带孔钢管；（4）反压回填至最后一榀钢拱架；（5）布设监控量测断面；（6）进行分层快速回填；（7）进行开挖支护；（8）采用手持式气动钻机打设超前小导管钻孔；（9）开挖并于拱顶管棚区域适当扩挖为多功能钻机留足管棚施作空间；（10）打设中管棚；（11）架立拱架；（12）采用手持式气动钻机于管棚空隙间打设超前注浆小导管，喷砼封闭型钢拱架；（13）正常开挖、支护。本发明提高了软弱破碎围岩中塌腔事故处置的作业功效，降低施工及管理成本，增加了施工安全性。

技术领域

本发明专利涉及隧道工程施工技术领域，具体来讲涉及的是一种用于软弱破碎围岩隧道拱顶大规模塌腔的快速处治方法。

背景技术

软弱破碎围岩条件下的隧道工程，地质结构复杂、围岩稳定性差、施工风险高，掌子常因围岩裂隙发育、裂隙层间结合力差、构造产状不利于掌子面稳定、地下水涌突等原因而出现掌子面拱顶塌腔的现象。目前，塌腔段的处理方案为反压回填并采用喷砼或泵送砂浆的方法回填塌腔体，同时采用管棚与超前小导管相结合的方式渡过塌腔段及后续软弱破碎段。塌腔发生以后，空腔回填的主要目的在于快速封闭围岩，防止塌腔范围进一步增大，同时恢复围岩与初期支护之间的接触，保证围岩与支护结构形成共同承载体系；打设管棚与超前小导管的主要目的在于分担塌腔段前方的围岩压力，保证塌腔体前方围岩稳定的目的。实际施工过程中，上述方法存在一定局限性：（1）塌腔发生后掌子面反压回填量较大，且回填后掌子面不易紧邻稳定初支；（2）隧道拱顶发生大规模塌腔时，采用喷砼或泵送砂浆的方法充填塌腔体，不易保证塌腔回填体密实程度，同时回填体自重过大，不利于支护结构稳定；（3）超前小导管注浆要求高、耗时长、注浆效果不易控制；（4）先架立拱架再打设管棚不易保证管棚打设角度，掌子面前方不易形成有效拱棚结构分担掌子面前方围岩压力，继续开挖后管棚下方与隧道之间松散岩体无支撑，极易继续发生塌腔事故；（5）塌腔处置时间过长，不利于软弱破碎围岩中隧道支护的快速封闭与成环，在影响施工进度的同时可能造成二次塌腔。因此，对于软弱破碎围岩中的塌腔现象，采用快速有效的塌腔回填方法及保证超前支护的有效性是处置拱顶塌腔及渡过塌腔段的最有效方法。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种用于软弱破碎围岩隧道拱顶大规模塌腔的快速处治方法，克服现有产品及方法中上述方面的不足，能够减少反压回填量，保证紧邻塌腔段初支结构的稳定性；能够控制塌腔发生后拱架架立的安全性；能够保证塌腔发生后塌腔表面的快速封闭、空腔的有效填充，减少塌腔回填体自重；在注浆困难条件下，能够控制超前小导管施作速度，保证小导管的强度与刚度；能够控制管棚的施作角度，保证拱棚结构受力。本发明提高了软弱破碎围岩中塌腔事故处置的作业功效，降低施工及管理成本，增加了施工安全性。

本发明是这样实现的，构造一种用于软弱破碎围岩隧道拱顶大规模塌腔的快速处治方法，其特征在于：包括如下步骤；

1）塌腔发生后采用C25喷射混凝土对塌腔体表面进行素喷封闭形成壳体保护结构，根据围岩自稳性调整喷射厚度，一般为25-45cm，一方面形成壳体防止软弱破碎围岩进一步风化、拱顶松散圈范围进一步扩大；另一方面，封闭塌腔体表面的流水通道，防止因地下水流失引起的围岩进一步劣化；

2）在自制防落石台车保护下，尽量靠近塌腔后的掌子面架立型钢拱架，同时加强型钢拱架间连接以保证整体稳定性，新架立型钢拱架型号应较原设计方案加强；

3）在塌腔空腔位置预埋一排大直径带孔钢管，作为后序分层回填灌注通道；

4）掌子面反压回填至最后一榀钢拱架位置，并在掌子面附近回填形成斜坡，保证掌子面稳定，喷砼封闭掌子面、斜坡及新架立拱架表面；

5）于新架立拱架段布设监控量测断面，对拱顶下沉进行重点记录与监控；