[发明专利]弱胶结易风化松散岩层隧道围岩控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种弱胶结易风化松散岩层隧道围岩控制方法，用于各种弱胶结易风化松散岩层水平或倾斜隧道围岩控制。

背景技术

针对软岩隧道初期变形量大、变形速度快、地压大等特点，软岩隧道一般利用可缩性支护控制围岩变形，目前软岩隧道支护一般采用锚喷网联合支护手段。但这种联合支护对于弱胶结易风化松散岩层隧道围岩并不适应。由于这类软岩含水量较大，钻孔后形成汇水通道，加上遇水、空气后极易风化、崩解，强度与土接近，钻孔孔壁表面很快形成一层泥膜，相当于在锚杆杆体和围岩之间形成了一个软弱结构面。当锚杆锚固剂与泥膜粘结后，锚杆的拉拔力实际取决于泥膜与围岩的剪切强度，也就是这个软弱结构面的剪切强度。由于泥膜与围岩的剪切强度很低，自然造成锚杆锚固力不足，导致锚杆失效。所以由化学类物质提供粘结力的锚杆在此类特殊的围岩中无法采用。对于提供机械力的锚杆诸如楔缝式锚杆、管缝式锚杆等，同时由于围岩含水量大，弱胶结，一旦钻孔都会造成孔壁围岩的软化和泥化，仍然无法提供足够的剪切强度，同时金属锈蚀也会影响锚杆的寿命。因此机械式锚杆同样无法发挥作用。总之，在弱胶结易风化松散岩层隧道围岩中，采用当前的锚喷网联合支护，锚固效果差，不能很好的控制围岩变形。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种针对弱胶结易风化松散岩层隧道围岩控制的方法。具体包括初次支护和二次支护。

初次支护：先采用管棚进行超前支护；破岩后架设钢支架，钢支架间用槽拉钢杆进行硬连接，使前后形成整体，增加钢支架的整体刚度，并在每个钢支架棚腿下端焊接一块钢板，以增大钢支架棚腿下端的受力面积，避免钢支架棚腿下端因应力过大扎进松软岩层中造成钢支架棚架下移和支撑力无法发挥；同时在钢支架棚腿的底部施作混凝土基础墩，使钢支架棚腿底部完全插在基础墩中，以防止钢支架的底部沉降。然后挂钢筋网片，同时在钢支架棚内挂钢带，以固定钢筋网片。全断面及时喷混凝土封闭围岩。

二次支护：围岩变形稳定后复喷射混凝土，复喷射混凝土支护距工作面迎头距离不得小于50m。复喷射混凝土主要起永久支护作用。并将底板泥化的岩石清除，换填片石砂浆基层，再在换填片石砂浆基层上浇混凝土面层。

在整个破岩支护过程中高度重视防排水工作。由于这类软岩含水量较大，加上遇水、空气后极易风化、崩解，强度与土接近特殊性，所以防排水工作也是支护的主要一部分。防水采用“有疑必探、先探后掘”的探放水原则；排水采用在工作面最低点和其它积水处安设水泵将工作面、顶底板渗水和工程用水及时进行直接排水至地面。

本发明很好地控制了这种含水量较大，遇水、空气后极易风化、崩解，强度与土接近的弱胶结易风化松散岩层隧道围岩变形。技术上合理，经济上可行。

具体实施方式

针对该弱胶结易风化松散岩层马蹄形隧道围岩控制方法的具体施工为：架U型钢支架、铺钢筋网、喷射混凝土联合支护。在掘进前，打好管棚作为超前支护。管棚规格：直径45mm，长：2500mm.间距300mm，管棚重叠长1000mm左右。在管棚超前支护的保护下用综掘机截割1.2米，只出少许矸石，先前移前探梁，前探梁用φ108钢管加工，架设时应用木塞塞紧固定，人员站在迎头矸石上架设U型钢支架拱架，校好线后，用15#槽钢连接，前后相连形成整体，并上紧螺帽固定，然后铺设金属网片，同时在U型钢支架拱架棚内挂钢带。U型钢支架棚架后超挖部分用木背板填实顶板。架完U型钢支架拱架后出净矸石，找到设计底板，校好线后，开始架设U型钢支架棚腿，U型钢支架拱架和U型钢支架棚腿用卡子连接卡紧，并将螺丝拧紧，同时在U型钢支架棚腿的底部焊接一块300mm×300mm×10mm的钢板，施作混凝土基础墩，断面尺寸400mm×600mm，以防止U型钢支架的底部沉降。两U型钢支架棚腿前后也要用15#槽钢连接，上紧螺帽固定。然后铺设两帮金属网片，同时在U型钢支架棚内挂钢带。U型钢支架棚架后超挖部分用木背板填实顶板。每架U型钢支架应用四根槽钢连接，每循环喷射混凝土一次，封闭围岩，初喷厚度不小于60mm。初次支护最大空顶距2.0m，遇顶板破碎段时，缩小循环掘支距离为1.0m，最大空顶距1.0m。根据监测资料适时进行复喷160mm厚混凝土做永久支护。由于岩石容易泥化，底板要有400mm-500mm的预留层，以防铲车出渣时将底板压坏，如底板经铲车碾压泥化严重，采用片石临时铺底，待工程进到一定程度之后在进行永久卵石铺底支护。

(1)25U型钢支架支护

①支架采用25U型钢加工，U型钢支架间距中到中1000mm。

②支架迎山角平巷0.5°-1°，斜巷迎山角3°-5°。