一種軟塑坍塌體巖溶隧道加固工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種軟塑坍塌體巖溶隧道加固工藝，它包括以下具體過程：第一步，對(duì)隧道洞頂?shù)乇硖w進(jìn)行卸載，對(duì)地表錯(cuò)臺(tái)、裂縫范圍內(nèi)坡面進(jìn)行整理、夯實(shí)，施工多余的土體孤石清除外運(yùn)；第二步，對(duì)隧道地表進(jìn)行注漿加固，在軟弱層部位打設(shè)鋼管樁，向軟弱層高壓灌注水泥漿；第三步，洞內(nèi)鋼支撐支護(hù)，鋼支撐分為三臺(tái)階開挖施做，共4道橫撐，采用機(jī)械加人工配合；第四步，徑向注漿加固，采用錨管注漿加固圍巖；第五步，換拱作業(yè)，在未侵限位置鋼架接頭處增設(shè)2根Φ42鎖腳錨管，鎖腳錨管長(zhǎng)5m并注漿加固，采用U型卡固定鎖腳錨管后逐榀拆換鋼架；換拱預(yù)留變形量進(jìn)行開挖，洞壁背后空洞采用噴混凝土回填密實(shí)；第六步，施作初支。
【專利說明】
一種軟塑坍塌體巖溶隧道加固工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種巖溶隧道加固工藝，特別是涉及一種軟塑坍塌體巖溶隧道加固工
-H-
O
【背景技術(shù)】
[0002]隧道工程由于埋深大、洞身長(zhǎng)、地質(zhì)條件復(fù)雜，在修建過程中，將會(huì)遇到一系列特殊的地質(zhì)問題，如:巖溶、軟弱破碎帶、節(jié)理發(fā)育圍巖、斷層等問題，其中又以巖溶隧道最為常見，危害性也最大，由于其發(fā)生過程突然和部位不易正確判定，其規(guī)模和動(dòng)力特征很難預(yù)測(cè)，加之地下工程空間有限，往往給工程施工帶來極大危害，造成大量圍巖失穩(wěn)，堵塞隧道，淹埋設(shè)備，隧道報(bào)廢或人身傷亡事故，使工程建設(shè)遭受嚴(yán)重?fù)p失，影響長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)及地表的生態(tài)環(huán)境。目前，針對(duì)軟塑坍塌體巖溶隧道加固沒有一套全面安全可行的加固工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種軟塑坍塌體巖溶隧道加固工藝，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的施工時(shí)易發(fā)生洞內(nèi)涌水、涌泥和地表塌陷、初支易坍塌變形等涉及隧道施工安全和質(zhì)量的不足。
[0004]本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:通過采取地表注漿、地表卸載，洞內(nèi)鋼支撐支護(hù)，徑向注漿，換拱的措施對(duì)軟塑坍塌體巖溶隧道進(jìn)行加固。具體過程如下:第一步，對(duì)隧道洞頂?shù)乇硖w進(jìn)行卸載，對(duì)地表錯(cuò)臺(tái)、裂縫范圍內(nèi)坡面進(jìn)行整理、夯實(shí)，施工多余的土體孤石清除外運(yùn);第二步，對(duì)隧道地表采用注漿的方式進(jìn)行加固，在軟弱層部位打設(shè)鋼管粧，通過灌漿管向軟弱層高壓灌注水泥漿，形成膠狀水泥固結(jié)體;第三步，洞內(nèi)鋼支撐支護(hù)，鋼支撐分為三臺(tái)階開挖施做，共4道橫撐，采用機(jī)械加人工配合;第四步，徑向注漿加固，采用錨管進(jìn)行注漿加固圍巖;第五步，換拱作業(yè)，在未侵限位置鋼架接頭處增設(shè)鎖腳錨管，鎖腳錨管長(zhǎng)5m并注漿加固，采用U型卡固定鎖腳錨管后逐榀拆換鋼架;換拱按15cm預(yù)留變形量進(jìn)行開挖，洞壁背后空洞采用噴混凝土回填密實(shí);第六步，施作初支。
[0005]在第二步，注漿鋼花管采用Φ75mm的鋼花管，注漿孔間距為0.Sm，排間距也為0.8m,注漿壓力宜控制在I.0?I.5Mpa之間。
[0006]在第三步，洞內(nèi)支撐上下布置4道，沿線路方向，每4m—道，鋼支撐及牛腿支撐的組裝為洞內(nèi)組裝，利用兩臺(tái)挖機(jī)把鋼支撐提升到第一道鋼支撐安裝位置，緩慢、平緩的放在牛腿支撐上，在安裝過程中要保證每道鋼支撐長(zhǎng)度與兩牛腿之間凈空尺寸小于68mm?100mm，便于鋼支撐安裝。第二至第四道鋼支撐安裝同上。
[0007]在第四步，采用Φ42 X 3.5mm，L=5.0m錨管進(jìn)行徑向注漿加固圍巖，銷管縱、環(huán)向間距0.Sm，梅花形布置。注漿孔采用風(fēng)機(jī)鉆開孔，孔徑為50mm。注漿采用水泥漿，水灰比1:1，注漿壓力不小于l.0MPa。
[0008]在第五步，換拱采用風(fēng)鎬鑿除原有拱架，然后使用切割機(jī)將鋼架割除。因換拱過程中會(huì)造成上部鋼架懸空，為防止結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，在未侵限位置鋼架接頭處增設(shè)2根Φ42鎖腳錨管，并注漿加固，采用U型卡固定鎖腳錨管后逐榀拆換鋼架。
[0009]在第五步，當(dāng)換拱換到橫撐位置時(shí)，在所拆橫撐附近增加臨時(shí)橫撐加固，按“先裝后拆”原則拆除該處橫撐。
[0010]本發(fā)明采用地表卸載減輕隧道承載、采用地表注漿方法進(jìn)行地表加固；采用鋼支撐、徑向注漿、換拱等洞內(nèi)加固措施保證隧洞施工安全。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的軟塑坍塌體巖溶隧道加固流程圖圖2為本發(fā)明的地表注漿施工工藝流程圖；
圖3為本發(fā)明的換拱工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]本發(fā)明的實(shí)施例:
本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:通過采取地表注漿、地表卸載，洞內(nèi)鋼支撐支護(hù)，徑向注漿，換拱的措施對(duì)軟塑坍塌體巖溶隧道進(jìn)行加固。過程如下:
第一步，為減少滑體重量和下滑力、減輕隧道承壓，對(duì)隧道洞頂?shù)乇硖w進(jìn)行卸載，包括對(duì)地表錯(cuò)臺(tái)、裂縫范圍內(nèi)坡面進(jìn)行全面整理、夯實(shí)，施工多余的土體孤石全部清除外運(yùn)，以減小洞頂土體產(chǎn)生的壓力。
[0013]第二步，施工流程見圖2，為穩(wěn)固滑坡體，減小隧道的側(cè)壓力，降低地基變形量，防止地表塌陷，隧道地表采用注漿的方式進(jìn)行加固，在軟弱層部位打設(shè)鋼管粧，通過灌漿管向軟弱層高壓灌注水泥漿，使之對(duì)軟弱層進(jìn)行滲透、擠密、切割和最終的膠結(jié)作用，形成膠狀水泥固結(jié)體，達(dá)到加固軟弱土層、減少沉降的目的。采用Φ75鋼花管注漿加固，縱橫向間距0.8m,交錯(cuò)布置。加固深度至隧底以下5m或者嵌入基巖0.5m控制。采用Φ89鉆孔，Φ75鋼花管注漿，鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，注水泥漿為水灰比1:1，注漿壓力1.0?1.5Mpa進(jìn)行注漿。
[0014]第三步，隧道開挖過程中，為確?，F(xiàn)場(chǎng)施工安全，在拱架安裝好后及時(shí)采用橫撐進(jìn)行加固，洞內(nèi)支撐上下布置，沿線路方向，每4m—道，共設(shè)4道橫撐從拱頂往下進(jìn)行加固，第一、三道為臨時(shí)橫撐，第二、四道為相對(duì)永久橫撐。橫撐安裝前，測(cè)量定位出橫撐安裝的準(zhǔn)確位置，兩點(diǎn)必須在同一水平線上，在左右兩邊的初支拱架上各安裝和焊接一套支撐牛腿。牛腿采用63#工字鋼、32#工字鋼、18#工字鋼和16mm厚的鋼板組拼焊接成型，每套牛腿與拱架采用6?8組高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行連接。橫撐采用裝載機(jī)、挖機(jī)配合，人工按從外向里進(jìn)行橫撐的安裝施工。在上臺(tái)階開挖過程中，在距離拱頂3.9m的位置加設(shè)第一道臨時(shí)橫撐，橫撐間距l(xiāng)m;依次類推循序漸進(jìn)，安裝下一道橫撐;當(dāng)上臺(tái)階開挖6m時(shí)，安裝好橫撐后，開始進(jìn)行中臺(tái)階開挖，進(jìn)尺6m后增加第二道永久橫撐。在第二道橫撐加固好后，上臺(tái)階繼續(xù)進(jìn)尺，拆除第一道臨時(shí)橫撐，同時(shí)進(jìn)行中、下臺(tái)階開挖，第三道臨時(shí)橫撐加固也是采用每2榀鋼架設(shè)置一根，橫撐間距l(xiāng)m，每開挖6m為一循環(huán)；當(dāng)下臺(tái)階開挖6m，安裝第四道永久橫撐，進(jìn)行隧底開挖，支撐安裝方式同第二道永久橫撐，并拆除第三道臨時(shí)橫撐。
[0015]第四步，采用042\3.5臟丄=5.0!11錨管進(jìn)行徑向注漿加固圍巖，錨管縱、環(huán)向間距
0.Sm，梅花形布置。注漿孔采用風(fēng)機(jī)鉆開孔，孔徑為50_。注漿采用水泥漿，水灰比1:1，注漿壓力不小于l.0MPa。
[0016]第五步，首次拆換應(yīng)在兩榀型鋼間開槽，根據(jù)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果，無變形方可拆除型鋼鋼架。為了保證原有支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全，換拱采用風(fēng)鎬鑿除原有拱架，然后使用切割機(jī)將鋼架割除。因換拱過程中會(huì)造成上部鋼架懸空，為防止結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，在未侵限位置鋼架接頭處增設(shè)2根Φ42鎖腳錨管，鎖腳錨管長(zhǎng)5m并注漿加固，采用U型卡固定鎖腳錨管后逐榀拆換鋼架。換拱按15cm預(yù)留變形量進(jìn)行開挖，洞壁背后空洞采用噴混凝土回填密實(shí)。當(dāng)換拱換到橫撐位置時(shí)，應(yīng)拆除該處橫撐，橫撐拆除按“先裝后拆”原則，需在所拆橫撐附近增加臨時(shí)橫撐加固后方可拆除。
[0017]第六步，初支采用雙層鋼筋網(wǎng)加型鋼鋼架支護(hù)結(jié)構(gòu)，鋼筋網(wǎng)采用Φ8鋼筋，網(wǎng)格尺寸為20 X20cm，其中第一層鋼筋網(wǎng)密貼圍巖后初噴混凝土。安設(shè)鋼架時(shí)通過徑向注漿錨管固定鋼架，鋼架腳設(shè)2根5m長(zhǎng)Φ42鎖腳錨管加固并安設(shè)縱向32a槽鋼防止鋼架基礎(chǔ)失穩(wěn)。采用Φ 22鋼筋作為縱向連接筋，按環(huán)向間距0.5m設(shè)置，將初支鋼架連接成網(wǎng)狀整體。第二層鋼筋網(wǎng)貼鋼架內(nèi)弧進(jìn)行布設(shè)后復(fù)噴至設(shè)計(jì)厚度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種軟塑坍塌體巖溶隧道加固工藝，其特征在于:它包括以下具體過程:第一步，對(duì)隧道洞頂?shù)乇硖w進(jìn)行卸載，對(duì)地表錯(cuò)臺(tái)、裂縫范圍內(nèi)坡面進(jìn)行整理、夯實(shí)，施工多余的土體孤石清除外運(yùn);第二步，對(duì)隧道地表采用鋼花管進(jìn)行注漿加固，在軟弱層部位打設(shè)鋼管粧，通過灌漿管向軟弱層高壓灌注水泥漿，形成膠狀水泥固結(jié)體;第三步，洞內(nèi)鋼支撐支護(hù)，鋼支撐分為三臺(tái)階開挖施做，共4道橫撐，采用機(jī)械加人工配合;第四步，徑向注漿加固，采用錨管進(jìn)行注漿加固圍巖;第五步，換拱作業(yè)，在未侵限位置鋼架接頭處增設(shè)鎖腳錨管，鎖腳錨管長(zhǎng)5m并注漿加固，采用U型卡固定鎖腳錨管后逐榀拆換鋼架;換拱按15cm預(yù)留變形量進(jìn)行開挖，洞壁背后空洞采用噴混凝土回填密實(shí);第六步，施作初支。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟塑坍塌體巖溶隧道加固工藝，其特征在于:在第五步，當(dāng)換拱換到橫撐位置時(shí)，在所拆橫撐附近增加臨時(shí)橫撐加固，按“先裝后拆”原則拆除該處橫撐。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟塑坍塌體巖溶隧道加固工藝，其特征在于:在第二步，注漿鋼花管采用Φ75πιπι的鋼花管，注漿孔間距為0.Sm，排間距也為0.Sm，注漿壓力宜控制在1.0?1.5Mpa之間。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟塑坍塌體巖溶隧道加固工藝，其特征在于:在第三步，洞內(nèi)支撐上下布置4道，沿線路方向，每4m—道，鋼支撐及牛腿支撐的組裝為洞內(nèi)組裝，利用兩臺(tái)挖機(jī)把鋼支撐提升到第一道鋼支撐安裝位置，緩慢、平緩地放在牛腿支撐上，安裝過程中每道鋼支撐長(zhǎng)度與兩牛腿之間凈空尺寸小于68_?10mm;第二至第四道鋼支撐安裝同上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟塑坍塌體巖溶隧道加固工藝，其特征在于:在第四步，采用Φ 42 X 3.5mm，L=5.0m錨管進(jìn)行徑向注漿加固圍巖，錨管縱、環(huán)向間距0.8m，梅花形布置。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軟塑坍塌體巖溶隧道加固工藝，其特征在于:注漿孔采用風(fēng)機(jī)鉆開孔，孔徑為50mm; 注漿采用水泥漿，水灰比1:1，注漿壓力不小于1.0MPa。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟塑坍塌體巖溶隧道加固工藝，其特征在于:在第五步，換拱采用風(fēng)鎬鑿除原有拱架，使用切割機(jī)將鋼架割除。
【文檔編號(hào)】E21D11/00GK106050277SQ201610579670
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月22日 公開號(hào)201610579670.2, CN 106050277 A, CN 106050277A, CN 201610579670, CN-A-106050277, CN106050277 A, CN106050277A, CN201610579670, CN201610579670.2
【發(fā)明人】佘志清, 胡愛珍, 牟曦, 韋家沅, 劉有偉
【申請(qǐng)人】中鐵五局集團(tuán)有限公司, 中鐵五局集團(tuán)機(jī)械化工程有限責(zé)任公司