【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于隧道施工建設(shè)及地下工程，特別是一種高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層隧道防突涌水施工方法。
技術(shù)介紹
1、根據(jù)國標(biāo)巖土工程勘察規(guī)范，高地應(yīng)力是指由于應(yīng)力集中而導(dǎo)致的巖塊或結(jié)構(gòu)體破壞現(xiàn)象，應(yīng)力集中系數(shù)一般在2～3之間，即高地應(yīng)力現(xiàn)象出現(xiàn)的圍巖強(qiáng)度應(yīng)力比應(yīng)該在2～3。而且，高地應(yīng)力的地層在勘探期即表現(xiàn)較顯著的應(yīng)力，隨著施工期進(jìn)展高地應(yīng)力現(xiàn)象會(huì)有加劇的傾向。高地應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致圍巖收斂變形大，軟弱夾層擠出，滲水等問題，極端情況下會(huì)有圍巖巖爆、剝離現(xiàn)象。
2、巖土工程勘察規(guī)范規(guī)定，地應(yīng)力界定主要是地應(yīng)力測值大小，如第1主應(yīng)力大于20mpa為高地應(yīng)力，大于30mpa或40mpa為極高地應(yīng)力。水電水利工程地下建筑物工程地質(zhì)勘查技術(shù)規(guī)程，初始地應(yīng)力分級(jí)方案為：基于強(qiáng)度應(yīng)力比的地應(yīng)力分級(jí)方案，公式(1)：δ1＝ucs飽和/σs1；公式(2)：δ2＝ucs飽和/σ1。δ1＝20～40mpa，δ2＝2～4為高地應(yīng)力，δ1≥40，δ2＜2為極高地應(yīng)力。
3、隨著西部大開發(fā)的持續(xù)推進(jìn)，川藏鐵路、川藏公路等一大批交通工程開工建設(shè)，需修建大量的隧道工程，不可避免地穿越高山峽谷及龍門山、鮮水河等活動(dòng)斷裂，面臨高地應(yīng)力軟巖大變形、軟硬交互地層大變形控制等重大工程技術(shù)難題，嚴(yán)重制約川西地區(qū)交通工程建設(shè)。
4、現(xiàn)有的高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層隧道突涌水控制變形難度非常大，通常采用超前帷幕注漿后三臺(tái)階七步法開挖施工，且難以控制住高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層隧道突涌水變形難題，每個(gè)月施工進(jìn)度約20m，嚴(yán)重制約施工。所以，高
5、例如公開號(hào)為cn115045688a的中國專利技術(shù)專利申請(qǐng)公開一種先堵后排法治理高埋深隧洞突涌水的方法，在掌子面前方和側(cè)幫均布設(shè)兩排灌漿孔，灌漿孔分為灌漿段和非灌漿段，非灌漿段鉆進(jìn)到灌漿段頂部，在非灌漿段下入套管，套管全部下入后采用濃漿固定鑲鑄，灌漿段自上而下分段鉆孔灌漿。灌漿堵水施工結(jié)束14天后開始隧洞內(nèi)抽排水施工，支洞采用潛水泵交替前移進(jìn)行抽排，主洞采用離心泵通過固定泵站進(jìn)行抽排水。
6、該專利方法采用了堵塞壓水，充分排水的方法，但高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖的軟巖隧道本身非常容易發(fā)生巖層滑移，灌漿孔注入漿液增加壓力以后，軟巖地層更容易發(fā)生嚴(yán)重的滑移事故，故不適用。
7、又如公開號(hào)為cn116181369a的中國專利技術(shù)專利申請(qǐng)公開硬巖破碎富水洞段掌子面溜塌快速安全實(shí)施注漿加固方法，主要包括反壓回填、澆筑止?jié){墻、分流減壓、注漿和后期運(yùn)維交付等步驟，在溜塌區(qū)虛渣進(jìn)行反壓回填，并預(yù)埋泵漿管及泄水管，澆筑混凝土或噴射混凝土止?jié){墻，在拱頂及拱腰鉆孔4-5環(huán)，環(huán)間距1.5米，孔間距30-50公分，孔內(nèi)循環(huán)注漿，以保證注漿密實(shí)，形成加固圈，以確保圍巖堅(jiān)實(shí)，滿足后期開挖的安全性。
8、該專利方法針對(duì)破碎富水洞段掌子面的溜塌治理，主要是通過循環(huán)注漿的富水層凝固定性，實(shí)現(xiàn)加固效果。但是對(duì)于高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖的軟巖隧道而言，其內(nèi)部本身穩(wěn)定性較差，且千枚巖夾層內(nèi)可能存在地下水系，循環(huán)注漿往往難以達(dá)到充分加固的效果，而且注漿壓力可能進(jìn)一步加劇地層應(yīng)力，造成結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。故對(duì)于高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層，上述專利方法也不適用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于針對(duì)高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層隧道突涌水過大變形控制難題，提供一種高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層隧道防突涌水施工方法。針對(duì)高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖的地層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用針對(duì)性的處理方法解決夾層地應(yīng)力，充分泄壓，穩(wěn)定完成隧道開挖施工，避免夾層中軟弱的千枚巖發(fā)生滑移坍塌事故。
2、采用本專利技術(shù)方法可以有效控制住高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層隧道突涌水變形難題，降低突涌水事故造成的工程進(jìn)度延緩，大大加快施工速度，節(jié)約施工成本。
3、為了實(shí)現(xiàn)上述專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)提供以下技術(shù)方案：
4、一種高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層隧道防突涌水施工方法，包括以下步驟：
5、s1、鉆孔泄壓：在隧道上臺(tái)階開挖掌子面的中下部，對(duì)硬巖部位鉆泄水孔，并埋設(shè)排水鋼管泄壓；所述硬巖部位是千枚巖與砂板巖交互地層中的砂板巖；
6、s2、掌子面加固：在掌子面施作第一鋼管擠密軟弱巖體，并在掌子面施工網(wǎng)噴混凝土加固；所述第一鋼管設(shè)置在千枚巖軟巖部位；
7、s3、施作拱部超前支護(hù)：采用自進(jìn)式管棚，在隧道拱部施作自鉆式管棚，并注漿形成超前支護(hù)體系，每循環(huán)縱向搭接長度不小于4m；
8、s4、上臺(tái)階施工：隧道掌子面千枚巖部位留核心土機(jī)械開挖，砂板巖部位采用破碎頭輔助開挖；核心土面積不小于上臺(tái)階開挖面積的55％，且上臺(tái)階開挖高度控制在7.5m內(nèi)；
9、施作臨時(shí)仰拱：上臺(tái)階開挖后，施作上臺(tái)階臨時(shí)仰拱；然后，在隧道兩側(cè)拱腳及邊墻部位施作加強(qiáng)鎖腳并注漿。
10、下臺(tái)階及仰拱施工：下臺(tái)階左右側(cè)錯(cuò)開非對(duì)稱開挖支護(hù)，控制下臺(tái)階開挖循環(huán)進(jìn)尺不大于2m。
11、仰拱一次開挖成型，開挖循環(huán)進(jìn)尺不大于3m；
12、s5、重復(fù)上述s1-s4，直至完成高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層隧道施工。
13、本專利技術(shù)隧道防突涌水施工方法是針對(duì)高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層突涌水控變方法，能夠有效解決高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層隧道突涌水場景的安全施工，確保施工進(jìn)度。首先，根據(jù)高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層突涌水流變特性研判結(jié)果，在掌子面上臺(tái)階鉆泄水孔減小突涌水壓力。然后，掌子面采用第一鋼管及鋼筋網(wǎng)噴射混凝土封閉，隧道拱部施作自鉆式管棚超前支護(hù)體系，提高掌子面前方的頂部地層的穩(wěn)定性。采用兩臺(tái)階法進(jìn)行開挖施工，保留上臺(tái)階留核心土不少于55％，利用核心土保持地層的壓力穩(wěn)定，防止地層失穩(wěn)。開挖后及時(shí)施作上臺(tái)階臨時(shí)仰拱，并對(duì)隧道兩側(cè)拱腳及邊墻部位施作加強(qiáng)鎖腳并注漿，利用上臺(tái)階兩側(cè)拱腳及邊墻部位的錨桿鎖腳注漿加固，使得隧道開挖側(cè)壁部位巖層穩(wěn)定。最后將下臺(tái)階左右側(cè)錯(cuò)開非對(duì)稱開挖支護(hù)，一次性開挖成型仰拱。
14、本專利技術(shù)隧道防突涌水施工方法實(shí)現(xiàn)突涌水控變，通過將高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層突涌水分成多個(gè)區(qū)塊進(jìn)行治理。一方面針對(duì)千枚巖夾砂板巖交互地層特點(diǎn)進(jìn)行排水泄壓，減小突涌水壓力，使得突涌水部位的千枚巖和砂板巖重新恢復(fù)封閉狀態(tài)，避免涌水進(jìn)一步發(fā)展。另一方面，采用自鉆式管棚超前支護(hù)，提高隧道掌子面前方的底層穩(wěn)定性，然后，分成上臺(tái)階開挖、左右側(cè)錯(cuò)開非對(duì)稱開挖支護(hù)、仰拱一次性開挖成型，每次開挖的量控制在較小范圍內(nèi)，配合超前管棚支護(hù)和核心土地層壓力穩(wěn)定手段。
15、故本專利技術(shù)方法通過多個(gè)方面綜合措施，實(shí)現(xiàn)了高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層突涌水情況的有效治理，雖然沒有堵塞14天后抽水處理或者循環(huán)注漿加固處理，但結(jié)合了高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過鉆泄水孔降壓，超前管棚支護(hù)相結(jié)合的方式，初步穩(wěn)定此種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。然本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層隧道防突涌水施工方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層隧道防突涌水施工方法，其特征在于，在S1中，先研判高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層突涌水流變特性，然后在隧道掌子面砂板巖硬巖部位鉆泄水孔并埋設(shè)排水鋼管，減小突涌水的壓力；泄水孔是φ60-150mm的泄水孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層隧道防突涌水施工方法，其特征在于，在S1中，鉆泄水孔數(shù)量為1-4個(gè)，每個(gè)泄水孔長度8～20m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層隧道防突涌水施工方法，其特征在于，在S2中，施作第一鋼管擠密軟弱巖體，采用的第一鋼管為長度5～15m的φ30-90mm鋼管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層隧道防突涌水施工方法，其特征在于，在S2中，噴射混凝土封閉掌子面，混凝土的厚度為10-30cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層隧道防突涌水施工方法，其特征在于，在S2
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層隧道防突涌水施工方法，其特征在于，在S2中，當(dāng)掌子面仍然不穩(wěn)定時(shí)，通過回填噸袋封閉掌子面，噴射混凝土封閉后，利用掌子面施作第二鋼管壓入水泥水玻璃雙液漿回填流失千枚巖形成的空隙。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層隧道防突涌水施工方法，其特征在于，在S3中，自進(jìn)式管棚采用T76自進(jìn)式管棚，管棚長度12～20m。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層隧道防突涌水施工方法，其特征在于，在S4中，掌子面留核心土長度不大于4m。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層隧道防突涌水施工方法，其特征在于，在S5中，加強(qiáng)鎖腳采用T76自進(jìn)式錨管形成加強(qiáng)鎖腳，施作2-5排加強(qiáng)鎖腳并注漿。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層隧道防突涌水施工方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層隧道防突涌水施工方法，其特征在于，在s1中，先研判高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層突涌水流變特性，然后在隧道掌子面砂板巖硬巖部位鉆泄水孔并埋設(shè)排水鋼管，減小突涌水的壓力；泄水孔是φ60-150mm的泄水孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層隧道防突涌水施工方法，其特征在于，在s1中，鉆泄水孔數(shù)量為1-4個(gè)，每個(gè)泄水孔長度8～20m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層隧道防突涌水施工方法，其特征在于，在s2中，施作第一鋼管擠密軟弱巖體，采用的第一鋼管為長度5～15m的φ30-90mm鋼管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層隧道防突涌水施工方法，其特征在于，在s2中，噴射混凝土封閉掌子面，混凝土的厚度為10-30cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種高地應(yīng)力千枚巖夾砂板巖交互地層隧道防...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉澤，李學(xué)文，劉彬，劉星源，蒲曉容，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中鐵二局集團(tuán)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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