[发明专利]不同围岩等级下的小净距隧道中夹岩加固方法

摘要

本发明提供了一种不同围岩等级下的小净距隧道中夹岩加固方法，包括：第一步、查阅隧道设计与施工方案，确定中夹岩厚度和高度、钢拱架间距及钢拱架所选用工字钢型号和翼缘宽度；查阅地质勘查报告，确定施工现场地质围岩等级和围岩孔隙率；第二步、先行洞施工超前注浆强化加固；第三步、先行洞施工纵向钢梁加固；第四步、后行洞施工超前注浆强化加固；第五步、后行洞施工纵向钢梁加固。本发明针对不同围岩等级的中夹岩，在隧道开挖前对中夹岩进行超前注浆加固，将超前支护和中夹岩稳定性加固相结合，简化施工步骤；施加纵向钢梁对中夹岩进行加固，强化支护结构。本发明不仅能够保证中夹岩的稳定性，而且能够有效地简化施工工艺，加快施工进度。

主权项

1.一种不同围岩等级下的小净距隧道中夹岩加固方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、查阅隧道设计与施工方案，确定中夹岩厚度D、中夹岩高度H、钢拱架间距d1以及钢拱架所选用工字钢的型号和翼缘宽度d2；查阅地质勘查报告，确定施工现场地质围岩等级和围岩孔隙率n；第二步、先行洞施工超前注浆强化加固，包括：(1)隧道先行洞开挖前，根据施工现场地质围岩等级，沿开挖面和中夹岩的连接线布设先行洞超前注浆孔；(2)采用冲击风钻进行先行洞超前注浆孔钻孔；钻孔后彻底清孔，利用冲击风钻将先行洞注浆小导管顶入先行洞超前注浆孔中，注入注浆浆液，其中：先行洞单管注浆量为Q1，注浆压力为P；第三步、先行洞施工纵向钢梁加固，包括：(1)在隧道先行洞完成钢拱架的施工后，在各排钢拱架之间施作纵向钢梁；(2)将纵向钢梁平置于钢拱架之间，并保持腹板水平，将纵向钢梁的突出腹板置于钢拱架翼缘之间，采用焊接方式在纵向钢梁焊接端将纵向钢梁和钢拱架连接；第四步、后行洞施工超前注浆强化加固，包括：(1)隧道后行洞开挖前，根据先行洞超前注浆孔布设情况，沿开挖面和中夹岩的连接线布设后行洞超前注浆孔；(2)采用冲击风钻进行后行洞超前注浆孔钻孔；钻孔后彻底清孔，利用冲击风钻将后行洞注浆小导管顶入后行洞超前注浆孔中，注入注浆浆液，其中：后行洞单管注浆量为Q2，注浆压力为P；第五步、后行洞施工纵向钢梁加固，包括：(1)在隧道后行洞完成钢拱架的施工后，在各排钢拱架之间施作纵向钢梁；(2)将纵向钢梁平置于钢拱架之间，并保持腹板水平，将纵向钢梁焊接端的突出腹板置于钢拱架前后翼缘之间，在纵向钢梁焊接端将纵向钢梁和钢拱架连接；对于IV级、V级围岩，所述后行洞中纵向钢梁布设位置的确定方法与先行洞中纵向钢梁的布设位置确定方法相同；对于I级、II级、III级围岩，无需施作纵向钢梁；其中：第二步(1)中：所述先行洞超前注浆孔沿隧道环向布设间隔为l1，l1按下式计算：l1＝αl式中：α为布设间隔控制系数，在III级围岩条件下α取1.0，在IV级围岩条件下α取0.8，在V级围岩条件下α取0.6；l为布设间隔基准值，取0.5m；所述先行洞超前注浆孔沿隧道纵向布设间隔为l2，l2按下式计算：第二步的(2)中：所述先行洞超前注浆孔轴向水平且与隧道轴线成45°；所述先行洞超前注浆孔直径大于先行洞注浆小导管外径10mm；所述先行洞超前注浆孔孔深比先行洞注浆小导管长度L1小20cm，其中：L1按下式计算：式中：β为折减系数，取值为0.8～0.9；D中夹岩厚度，m；所述先行洞注浆小导管的材质为热轧无缝钢管；所述先行洞注浆小导管的外径为40～50mm、壁厚为4～6mm；在先行洞注浆小导管的管尾10cm处设置有一圆环钢筋箍，其外径为6mm；先行洞注浆小导管的端头加工成圆锥形并封焊密实，且保持管身顺直；沿所述先行洞注浆小导管的管身设置四排溢浆孔，溢浆孔孔径为6mm，溢浆孔孔距为12cm且呈梅花形排列；先行洞注浆小导管的后端40cm范围内不设溢浆孔；所述注浆浆液选用超细水泥‑水玻璃双浆液，其中：浆液水灰比为1∶1，水泥浆和水玻璃体积比为2∶1；所述先行洞单管注浆量Q1按下式计算：Q1＝nπR2L1μ1γλ式中：n为围岩孔隙率；R为浆液扩散半径，取0.7l1；L1为先行洞注浆小导管长度，m；μ1为先行洞围岩填充系数，取0.65；γ为注浆损耗系数，取1.1；λ为注浆量控制系数，在III级围岩条件下λ取1.0，在IV级围岩条件下λ取0.85，在V级围岩条件下λ取0.75；所述注浆压力P根据中夹岩的围岩等级确定：在III级围岩条件下P为1.0MPa，在IV级围岩条件下P为0.7MPa，在V级围岩条件下P为0.5MPa；第三步(1)中：对于IV级围岩，所述纵向钢梁施作位置为拱脚处、距离拱脚0.3H和0.7H处；对于V级围岩，纵向钢梁施作位置为拱脚处、距离拱脚0.2H、0.5H和0.9H处；对于I级、II级、III级围岩，无需施作纵向钢梁；所述纵向钢梁的材质为与钢拱架型号相同的工字钢，其腹板长度为相邻钢拱架腹板之间的距离、翼缘长度为相邻钢拱架翼缘之间的距离；第四步(2)中：所述后行洞超前注浆孔轴向水平且与隧道轴线成45°；所述后行洞超前注浆孔直径大于后行洞注浆小导管外径10mm；所述后行洞超前注浆孔孔深比后行洞注浆小导管长度L2小20cm，其中L2与先行洞注浆小导管长度L1相同；所述后行洞注浆小导管的材质为热轧无缝钢管；所述后行洞注浆小导管的外径为40～50mm、壁厚为4～6mm；在后行洞注浆小导管的管尾10cm处设置有一圆环钢筋箍，其外径为6mm；后行洞注浆小导管的端头加工成圆锥形并封焊密实，且保持管身顺直；沿所述后行洞注浆小导管的管身设置四排溢浆孔，溢浆孔孔径为6mm；后行洞注浆小导管的管身前端至0.8L2范围内溢浆孔孔距为20cm，其余部位溢浆孔孔距为12cm且呈梅花形排列；后行洞注浆小导管的后端40cm范围内不设溢浆孔；所述后行洞单管注浆量Q2按下式计算：Q2＝nπR2L2μ2γλ式中：n为围岩孔隙率；R为浆液扩散半径，取0.7l1；L2为后行洞注浆小导管长度，m；μ2为后行洞围岩填充系数，取0.25；γ为注浆损耗系数；λ为注浆量控制系数。