本發(fā)明涉及隧道結(jié)構(gòu)，具體涉及一種高地應力炭質(zhì)板巖隧道分級支護方法。

背景技術(shù)：

1、炭質(zhì)板巖是一種變質(zhì)巖，它是由富含有機質(zhì)的泥質(zhì)或粉砂質(zhì)沉積巖經(jīng)低溫低壓變質(zhì)作用形成的，其微觀層面上由眾多片狀物排列組合形成裂隙層狀結(jié)構(gòu)，具易裂性，容易沿著平行層理方向破裂，強度低，力學性能差，在我國西部地區(qū)有廣泛分布。與此同時，西部地區(qū)由于太平洋板塊與印度洋板塊的相互作用，在地勢形成過程中賦存了較高的構(gòu)造應力，使得炭質(zhì)板巖隧道在修建過程中通常會面臨由于高地應力帶來嚴重的隧道大變形問題，造成鋼架扭曲、鋼架斷裂、初支開裂、二襯開裂等一系列病害。

2、針對高地應力炭質(zhì)板巖大變形隧道，目前所采用的支護方法基本通過“讓壓支護”或者“強支護”的方法控制隧道變形，缺少適用于不同變形等級的支護體系，導致大變形病害問題時有發(fā)生。因此，有必要針對高地應力下炭質(zhì)板巖隧道的不同變形等級，采取針對性的支護措施。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種高地應力炭質(zhì)板巖隧道分級支護方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的缺少適用于不同變形等級的支護體系，大變形病害問題時有發(fā)生，導致隧道建設工期嚴重滯后，施工人員安全受到威脅的技術(shù)問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供的一種高地應力炭質(zhì)板巖隧道分級支護方法，包括以下步驟：

4、s1、在隧道掌子面施作地應力釋放孔來預測大變形等級，確定預留變形量；

5、s2、對掌子面拱墻部分施作超前小導管進行超前預加固；

6、s3、開挖隧道；

7、s4、施作初期支護，根據(jù)大變形等級施作系統(tǒng)錨桿、鋼拱架；

8、s5、初期支護變形在實際預留量的1/3～1/2時，施作第二層初期支護；

9、s6、根據(jù)大變形等級施作二次襯砌。

10、進一步的，所述大變形等級為ⅰ級、ⅱ級、ⅲ級，其對應的預留變形量分別為20cm、40cm、50cm。

11、更進一步的，為準確預測隧道施工過程中的變形情況，通過超前地質(zhì)鉆孔、超前地質(zhì)預報等手段，對隧道沿線地質(zhì)情況進行詳細探測，獲取準確的地質(zhì)條件。結(jié)合探測結(jié)果，分析地應力條件、巖石力學性質(zhì)等信息，來準確預測隧道大變形等級。

12、進一步的，所述超前小導管布設于隧道拱墻范圍內(nèi)，為熱軋無縫鋼管，管徑為42mm，長度為4m，超前小導管的注漿孔直徑為6～8mm，向外傾角α＝5°～10°，搭接長度不小于1m。

13、進一步的，所述s3采用臺階法開挖隧道，臺階底部的兩側(cè)布設鎖腳錨桿。

14、進一步的，所述鎖腳錨桿為自進式鎖腳錨桿，長4m，每榀共八根。

15、進一步的，所述s4中大變形等級為ⅲ級時，還需要施作預應力錨桿；所述系統(tǒng)錨桿包括4米砂漿錨桿、8米砂漿錨桿、10米砂漿錨桿。

16、進一步的，所述s6中大變形ⅰ級、ⅱ級、ⅲ級對應的二次襯砌分別為55cm、55cm、60cm。

17、小導管施打到掌子面前方未開挖土體中，通過注漿與周邊圍巖成為整體，充分發(fā)揮圍巖自身承載力，形成具有縱向連續(xù)梁和橫向加固拱的主動支護結(jié)構(gòu)，改善支護體系被動受力分布狀態(tài)，增強隧道整體穩(wěn)定性；另一方面，通過高壓注漿提高了周邊巖土體物理力學參數(shù)，在未經(jīng)開挖的巖土體中形成剛度較大的加固區(qū)域，降低擾動圍巖荷載釋放程度，同時還還起到了防水的作用。通過這兩方面的作用，提高了巖土體的穩(wěn)定性，在隧道開挖時，可以減小塑性區(qū)區(qū)域，延緩塑性區(qū)出現(xiàn)的時間。

18、基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實施例至少可以產(chǎn)生如下技術(shù)效果：

19、(1)本發(fā)明提供的高地應力炭質(zhì)板巖隧道分級支護方法，根據(jù)變形等級選擇合理預留變形量、支護參數(shù)和開挖工法，隧道變形得到了有效控制，月施工進度提升了32.45％，工程造價降低了27.1％。

20、(2)本發(fā)明提供的高地應力炭質(zhì)板巖隧道分級支護方法，適用于不同變形等級的支護體系，解決變形侵限、換拱、巖塊掉落的問題，既加快施工進度，也保障施工人員人身安全。

21、(3)超前支護是保持掌子面穩(wěn)定，保證施工安全的重要手段。常規(guī)設計超前支護布置在拱部120°范圍。大變形段不僅掌子面頂部穩(wěn)定性差，掉塊嚴重，邊墻穩(wěn)定性也極差，開挖后也會發(fā)生大量剝落。本隧道為輔助坑道，斷面較小，依據(jù)“快挖快支、初支早封閉”的處治原則，選擇兩臺階帶仰拱開挖工法，同時對拱墻施作超前小導管。這不僅保證了開挖初期邊墻穩(wěn)定，對后續(xù)變形控制也起了較好效果。

技術(shù)特征：

1.一種高地應力炭質(zhì)板巖隧道分級支護方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高地應力炭質(zhì)板巖隧道分級支護方法，其特征在于，所述大變形等級為ⅰ級、ⅱ級、ⅲ級，其對應的預留變形量分別為20cm、40cm、50cm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高地應力炭質(zhì)板巖隧道分級支護方法，其特征在于，所述超前小導管布設于隧道拱墻范圍內(nèi)，為熱軋無縫鋼管，管徑為42mm，長度為4m，超前小導管的注漿孔直徑為6～8mm，向外傾角α=5°～10°，搭接長度不小于1m。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高地應力炭質(zhì)板巖隧道分級支護方法，其特征在于，所述s3采用臺階法開挖隧道，臺階底部的兩側(cè)布設鎖腳錨桿。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高地應力炭質(zhì)板巖隧道分級支護方法，其特征在于，所述鎖腳錨桿為自進式鎖腳錨桿，長4m，每榀共八根。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高地應力炭質(zhì)板巖隧道分級支護方法，其特征在于，所述s4中大變形等級為ⅲ級時，還需要施作預應力錨桿；所述系統(tǒng)錨桿包括4米砂漿錨桿、8米砂漿錨桿、10米砂漿錨桿。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高地應力炭質(zhì)板巖隧道分級支護方法，其特征在于，所述s6中大變形ⅰ級、ⅱ級、ⅲ級對應的二次襯砌分別為55cm、55cm、60cm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高地應力炭質(zhì)板巖隧道分級支護方法，包括以下步驟：S1、在隧道掌子面施作地應力釋放孔來預測大變形等級，確定預留變形量；S2、對掌子面拱墻部分施作超前小導管進行超前預加固；S3、開挖隧道；S4、施作初期支護，根據(jù)大變形等級施作系統(tǒng)錨桿、鋼拱架；S5、初期支護變形在實際預留量的1/3～1/2時，施作第二層初期支護；S6、根據(jù)大變形等級施作二次襯砌。本發(fā)明適用于不同變形等級的支護體系，解決變形侵限、換拱、巖塊掉落的問題，既加快施工進度，也保障施工人員人身安全。

技術(shù)研發(fā)人員：彭濤,任東興,何蕃民,嚴濤,劉宇,陳虎,易富民,陳艷,李彬嘉
受保護的技術(shù)使用者：中冶成都勘察研究總院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9