高地应力软弱围岩喇叭式渐变收缩型小净距隧道施工方法技术

本发明专利技术公开了一种高地应力软弱围岩喇叭式渐变收缩型小净距隧道施工方法和设备，其中，方法包括以下步骤：S1.采用三台阶微台阶法开挖；S2.初喷混凝土，出渣后立拱架、挂网、设置锁脚锚杆；S3.复喷混凝土，先架设临时仰拱，然后施作长锚索；S4.进行径向注浆加固并设置仰拱；本方法能够对高地应力软弱围岩大变形得到有效控制。

【技术实现步骤摘要】
高地应力软弱围岩喇叭式渐变收缩型小净距隧道施工方法
本专利技术涉及小净距隧道施工领域，具体是一种高地应力软弱围岩喇叭式渐变收缩型小净距隧道施工方法。
技术介绍
兰渝铁路兰州至广元段处于高地应力区，围岩破碎，施工中多座炭质板岩隧道发生大变形，加之穿越秦岭山脉、多座小净距隧道以及部分车站建在桥梁、隧道内，施工条件十分困难。在高地应力软弱围岩地段施工小净距隧道，按常规隧道围岩分级采取的支护参数不能有效控制围岩变形，因此探索一种新型、合理的施工工法势在必行。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种能够对高地应力软弱围岩大变形得到有效控制；同时具有资源节约、环保节能的功能的高地应力软弱围岩喇叭式渐变收缩型小净距隧道施工方法。本专利技术的高地应力软弱围岩喇叭式渐变收缩型小净距隧道施工方法，包括以下步骤：S1.采用三台阶微台阶法开挖；S2.初喷混凝土，出渣后立拱架、挂网、设置锁脚锚杆；S3.复喷混凝土，先架设临时仰拱，然后施作长锚索；S4.进行径向注浆加固并设置仰拱；进一步，步骤S1中，将隧道分上台阶、中台阶、下台阶、仰拱共四部进行开挖：所述上台阶、中台阶、下台阶、仰拱的高度分别为4.0m、3.0m、3.5m及2.1m；其中，所述上台阶的长度为4～6m，中台阶的长度为4～6m，下断面至仰拱距离小于15m；进一步，步骤S1中，进行所述开挖前，应采用大刚度钢架实施双层超前支护，其中第一层分台阶施作，第二层在仰拱施作前全环架立，以保证第二层钢架圆顺；进一步，所述小净距隧道包括左线和右线，所述左线和右线分段交替施工；进一步，后行隧道施工时，先施工超前应力释放小导洞，小导洞施工完成后，待临线通过后，再进行扩挖处理，扩挖用破碎锤配合人工开挖；进一步，所述锚索的长度为松动圈厚度的两倍。本专利技术的有益效果是：1.高地应力区域隧道早期变形速率大，采用大刚度钢架、临时仰拱提前使初支成环，提高抗变形能力，减缓变形速率；2.高地应力区隧道松动范围大，长锚杆+长锚索能有效穿过松动圈；3.对拉锚杆限制中间岩柱变形，提高岩柱承载力；4.分台阶设置不同预留量，可保证初支结构圆顺；5.超前导洞提前释放应力，降低初支背后围岩压力；6.左右线分段交替施工，减少后洞施工对前洞结构影响，保证施工安全。。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述：图1为本专利技术的施工工艺流程图；图2为隧道预留变形量设值示意图；图3为正洞与超前释放导洞位置关系断面图；图4为左右线正断面示意图；图5为左右线平面施工示意图；图6为右线纵断面施工示意图；图7为左线纵断面施工示意图。具体实施方式本实施例的高地应力软弱围岩喇叭式渐变收缩型小净距隧道施工方法，包括以下步骤：包括以下步骤：S1.采用三台阶微台阶法开挖；S2.初喷混凝土，出渣后立拱架、挂网、设置锁脚锚杆；S3.复喷混凝土，先架设临时仰拱，然后施作长锚索；S4.进行径向注浆加固并设置仰拱；本实施例中，步骤S1中，将隧道分上台阶、中台阶、下台阶、仰拱共四部进行开挖：所述上台阶、中台阶、下台阶、仰拱的高度分别为4.0m、3.0m、3.5m及2.1m；其中，所述上台阶的长度为4～6m，中台阶的长度为4～6m，下断面至仰拱距离小于15m；三台阶微台阶法就是在加强支护措施的前提下，将隧道分上台阶、中台阶、下台阶、仰拱共四部进行开挖，在下一台阶开挖时，因上部已经开挖，应力得以部分释放，同时缩短台阶长度，加快仰拱封闭时间，有效控制变形。通过对变形的影响分析，结合施工的便利性，确定上台阶、中台阶、下台阶、仰拱高度分别为4.0m、3.0m、3.5m及2.1m。仰拱封闭成环后变形速率明显下降。因此缩短台阶长度对控制变形起到关键作用，结合施工时的工况需求，确定台阶长度为：上台阶4～6m，中台阶4～6m，下断面至仰拱距离小于15m。本实施例中，步骤S1中，进行所述开挖前，应采用大刚度钢架实施双层超前支护，其中第一层分台阶施作，第二层在仰拱施作前全环架立，以保证第二层钢架圆顺；高地应力区域软弱围岩隧道，由于地应力作用，开挖后断面收敛变形速率快，按常规围岩支护结构，每天收敛速率超过50mm，当接中下台阶时，钢架接头部位已经侵限或预留变形量不足。采用大刚度钢架，前期变形可控制在20mm/d以内，保证接长中下台阶时拱架基本圆顺。1.双层初支第一层采用H200或H175型钢，第二层H175或工20b，喷混凝土厚度30+25cm。2.施作时机第一层分台阶施作，第二层在仰拱施作前全环架立，以保证第二层钢架圆顺，避免应力集中。另外，初支加强后的台阶法施工，应力分阶段控制性释放，使得各部变形量递减。如按照设计给定的预留变形值全环预留进行施工，就会在台阶处出现拐点，一方面造成钢支撑不圆顺、钢支撑连接板不密贴、出现应力集中、影响结构受力，另一方面造成局部变形侵限、局部超挖。施工中，以设计预留变形量为基础，对同一断面不同开挖部位的预留变形量进行调整与优化。隧道各台阶不同阶段变形示意图见图2所示：a1、a2、a3、a4、b1、b2...等为不同时段变形值。各部位预留变形值表本实施例中，所述小净距隧道包括左线和右线，所述左线和右线分段交替施工；小净距左、右线相互影响严重，不能同时作业，需分段、交替施工，分段长度10～20m，左线施工完后施工右线。左右线施工工序及相互关系如下：先行洞掌子面开挖→初喷→立架→锁固锚杆→复喷→各台阶分别开挖5m左右架设临时仰拱→长锚杆(索)→径向注浆加固→仰拱。后行洞开挖滞后右线10～20m左右，同样单工序作业，掌子面开挖→初喷→立架→锁固锚杆→复喷→各台阶分别开挖5m左右架设临时仰拱→长锚杆(索)→径向注浆加固→仰拱；左右线二衬在两侧掌子面、仰拱全部施作完后平行施工，以减少开挖掌子面、仰拱对二衬产生破坏。本实施例中，后行隧道施工时，先施工超前应力释放小导洞，小导洞施工完成后，待临线通过后，再进行扩挖处理，扩挖用破碎锤配合人工开挖；考虑到后行隧道施工对先行隧道影响极大，可采用超前应力释放小导洞施工方案通过，小导洞施工完成后，待临线通过后，再进行扩挖处理，扩挖用破碎锤配合人工开挖，减少对临线的挠动。1.正洞与超前释放导洞的位置关系如下：如图3，左线超前小导洞超前50～100m，断面处于正洞靠下部位，两侧与正洞开挖轮廓相距60～200mm，底面与正洞铺底面平齐，采用临时仰拱封闭。2.扩挖前，小导洞内用渣体回填到上台阶底面高度，防止导洞变形过大造成塌方。3.扩挖在临线掌子面后10m左右开始。4.扩挖进尺每次1榀钢架，因破碎锤钎杆尾部扩大部分易碰到上榀已立好钢架，前方需预留一榀距离。另外，锚索、长锚杆施作要求如下：其长度根据实测围岩松动圈范围确定，锚索长度以2倍松动圈为宜，新城子隧道、毛羽山隧道、罗沙隧道实测松动圈4～6m，现场设置长锚杆8m，长锚索18m。施作时机为：掌子面开挖5m后，先施作临时仰拱，然后施作长锚索，锚索注浆、张拉完成后，拆除临时仰拱，锚索受力，开挖支护下个5m段，形成一个循环后，围岩整体稳定后进行临线施工。各施工工序关系如图4～图7所示，分别从左右线施工正断面、平面及纵断面三种不同方位对操作要点进行说明。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本专利技术进行了详细说明，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高地应力软弱围岩喇叭式渐变收缩型小净距隧道施工方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.采用三台阶微台阶法开挖；S2.初喷混凝土，出渣后立拱架、挂网、设置锁脚锚杆；S3.复喷混凝土，先架设临时仰拱，然后施作长锚索；S4.进行径向注浆加固并设置仰拱。

【技术特征摘要】
1.一种高地应力软弱围岩喇叭式渐变收缩型小净距隧道施工方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.采用三台阶微台阶法开挖；S2.初喷混凝土，出渣后立拱架、挂网、设置锁脚锚杆；S3.复喷混凝土，先架设临时仰拱，然后施作长锚索；S4.进行径向注浆加固并设置仰拱。2.根据权利要求1所述的高地应力软弱围岩喇叭式渐变收缩型小净距隧道施工方法，其特征在于，步骤S1中，将隧道分上台阶、中台阶、下台阶、仰拱共四部进行开挖：所述上台阶、中台阶、下台阶、仰拱的高度分别为4.0m、3.0m、3.5m及2.1m；其中，所述上台阶的长度为4～6m，中台阶的长度为4～6m，下断面至仰拱距离小于15m。3.根据权利要求2所述的高地应力软弱围岩喇叭式渐变收缩型小净...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴占瑞，
申请(专利权)人：吴占瑞，
类型：发明
国别省市：湖北,42