用于控制隧道小里程挤压变形段初支大变形的方法技术

本发明专利技术公开一种用于控制隧道小里程挤压变形段初支大变形的方法，包括初支变形破裂段维修阶段和继续开挖后的初支加强阶段；在初支变形破裂段维修阶段对变形开裂的初支进行维修加固处理后，没有再开裂，可降低安全隐患和质量隐患；此外，继续开挖挤压变形段，隧道初支在主动预留变形V型槽和主动收敛变形量之后，锁脚锚管和中空注浆锚杆通过钢筋垫板焊接及双层螺丝拧紧实现锚管锚杆双锁定，通过锁脚锚管、中空注浆锚杆、双层钢筋网以及喷射混凝土层四方紧密耦合后，形成整体“城墙”共同抵抗变形，再配合适当加强个别材料的规格型号，使继续开挖挤压变形段也再没有出现侵限现象，保证了初支施工质量和结构安全，彻底消除了安全隐患，实用性强。

A Method for Controlling Large Deformation of Initial Support in Small Mile Extrusion Deformation Section of Tunnel

【技术实现步骤摘要】
用于控制隧道小里程挤压变形段初支大变形的方法
本专利技术涉及隧道施工
，特别是涉及一种用于控制隧道小里程挤压变形段初支大变形的方法。
技术介绍
月直山隧道斜井工区正洞里程DK243+387～DK243+367段的地层岩性为变质砂岩、板岩和千枚岩夹片岩，围岩级别为Ⅲ级，原设计为Ⅲb1型复合衬砌，加强支护采用拱部格栅钢架，且拱架间距为1.5m/榀。当施工里程DK243+400时，开挖揭示地质情况较原设计差，在小里程方向，左边岩层主要是板岩和变质砂岩，倾角在60°～80°，层状较厚，右边岩层均为板岩，倾角在85°～90°，层状较薄，有受挤压现象，因此，在里程DK243+400～DK243+380段衬砌类型由原来的Ⅲb1型复合式衬砌变更设计为IVb型复合式衬砌，其中：初期支护调整为全环I18型钢钢架，间距调整为0.8m/榀；拱腰钢架接头处每处增设4根Φ42锁脚锚管，每榀8根，每根长4.5m；洞身拱部90°以外线路左侧拱墙范围采用Φ32普通中空注浆锚杆加固，锚杆长8m/根，间距1.2m×1.2m(环×纵)，环向共计3排，交错布置。目前，隧道向小里程掘进至里程DK243+387，揭示地层岩性为灰色至深灰色中薄层状板岩夹中厚层状板岩，不仅围岩岩体较破碎，岩质软，含方解石脉竖向条带，产状扭曲，节理裂隙较发育，呈密闭状，无充填，而且岩层走向与洞身小角度相交，岩层越来越大，尤其是左边接近垂直；同时由于掌子面干燥、无水、拱顶且侧壁掉块较严重，围岩整体自稳性较差，使该段埋深超过1000m，存在高地应力和围岩顺层偏压双重作用，导致隧道里程DK243+420～DK243+400段施工中初支预留25cm变形量不足，左侧拱腰局部最大侵限26cm，即最大变形位移51cm，从而致使部分锚管拉断或者螺丝拉平，尤其是型钢拱架折成小“之”形，喷射混凝土也严重开裂、掉块，整体初支破坏严重。上述可知，由于岩层大变形，锚管抗拉强度不够，套扣螺丝长度短，拱架强度不够以及整体初支强度不够，导致初支破坏严重，并侵限，造成的安全和质量隐患很大，因此为确保施工安全和隧道结构安全，避免出现初支侵限换拱情况，需对里程DK243+387～DK243+367段进行加强。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于控制隧道小里程挤压变形段初支大变形的方法，在倾角接近90°的板岩地质条件下，可有效防止开挖后的隧道出现局部初支大变形的开裂，防止初支侵限，施工安全，能够确保初支结构安全和质量合格。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种用于控制隧道小里程挤压变形段初支大变形的方法，包括初支变形破裂段维修阶段和继续开挖后的初支加强阶段，步骤如下：步骤1：进行所述初支变形破裂段维修阶段，对变形开裂的初支进行维修加固：步骤1.1、利用开挖台架将开裂混凝土支掉后，使用两臂凿岩台车在隧道侧壁凿打若干锚管安装孔，并在每个所述锚管安装孔内安装一侧壁钻有小孔的锚管；步骤1.2、通过灌浆孔向所述锚管内注入浆液，按照从初支开裂部位的两端逐步向中间的方式实施；步骤1.3、注浆完成后，用浓浆封住所述灌浆孔；步骤2：进行所述继续开挖后的初支加强阶段：步骤2.1：在隧道小里程挤压变形区段，将初期支护调整为全环I20型钢钢架，间距保持0.8m/榀；拱腰钢架接头处每处设置4根Φ42的锁脚锚管，每榀8根，每根所述锁脚锚管的长为4.5m，且所述锁脚锚管的锚管壁厚应比现有设计至少加厚2mm；洞身拱部90°以外线路左侧拱墙范围采用Φ32的中空注浆锚杆加固，且将端头螺丝的长度车成300mm，所述中空注浆锚杆的长为8m/根，间排距为1.2m×1.2m，交错布置；步骤2.2：继续开挖断面向小里程左边、右边的主动预留变形量分别为20mm和30mm，隧道上台阶通过泥压减振爆破开挖，隧道下台阶采用“先左边、后右边”的方式开挖；步骤2.3：所述隧道上台阶开挖后，在岩层挤压变形段的岩面上每隔2m竖向开宽一V型槽，所述V型槽用于放置泡沫条；步骤2.4：立好钢架，将所述锁脚锚管与拱腰钢架接头处采用U型螺纹钢焊接；同时将所述中空注浆锚杆的位于岩层里的一端采用锚因剂进行初锚固；步骤2.5：向所述锁脚锚管和所述中空注浆锚杆内注入浆液，注浆后采用浓浆封孔；步骤2.6：在岩层挤压变形段，紧贴岩面挂设一层钢筋网，将一钢筋垫板套设在所述锁脚锚管或所述中空注浆锚杆上，并将所述钢筋垫板贴紧所述钢筋网，所述钢筋垫板的两端分别通过一螺纹钢筋与所述锁脚锚管或所述中空注浆锚杆焊接；步骤2.7：在拱腰钢架背面再挂设一层钢筋网，采用机械手湿分层喷射混凝土，之后在所述中空注浆锚杆的外露端头安装垫板和双层螺丝初拧，过24小时后拧紧。可选的，进行所述初支变形破裂段维修阶段的步骤1.3之后，初支局部位置侵限的，待注浆完成后用风镐支掉混凝土，挂钢筋网并锚设加强锚杆，在加强锚杆端口设置垫板和螺丝并拧紧后，再喷射混凝土封闭。可选的，步骤1.1中所述锚管安装孔的孔深为4.5m，所述锚管安装孔的间排距为2.0m。可选的，步骤1.2和步骤2.5中所述的浆液均为水泥单浆，所述水泥单浆包括5％早强减水膨胀剂和PO42.5R早强型普通硅酸盐水泥，所述5％早强减水膨胀剂和所述PO42.5R早强型普通硅酸盐水泥的配合比为1：0.8。可选的，步骤2.3中所述V型槽的开口宽度为300mm。可选的，所述锁脚锚管的直径、壁厚和长度分别为42mm、6mm和4.5m，所述U型螺纹钢的直径为22mm，所述钢筋垫板的长度、宽度和厚度分别为300mm、250mm和6mm。可选的，步骤2.6中所述钢筋网的规格为100×100mm，且网格孔径为6mm。可选的，步骤1.3中用浓浆封住所述灌浆孔后，待浓浆凝固3～5小时后在所述灌浆孔处安装垫板和螺帽，并在1～2天后拧紧。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术提供的用于控制隧道小里程挤压变形段初支大变形的方法，施工安全方便，在初支变形破裂段维修阶段对变形开裂的初支进行维修加固处理后，没有再开裂，降低了安全隐患和质量隐患；此外，继续开挖挤压变形段，隧道初支在主动预留变形V型槽和主动收敛变形量之后，锁脚锚管和中空注浆锚杆通过钢筋垫板焊接及双层螺丝拧紧实现锚管锚杆双锁定，通过锁脚锚管、中空注浆锚杆、双层钢筋网以及喷射混凝土层四方紧密耦合后，形成整体“城墙”共同抵抗变形，再配合适当加强个别材料的规格型号，使在倾角接近90°的板岩地质条件下继续开挖挤压变形段也再没有出现侵限现象，保证了初支施工质量和结构安全，彻底消除了安全隐患，具有良好的经济效益，实用性强。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术中隧道小里程挤压变形段初期支护的结构示意图；其中，附图标记为：1、隧道；2、围岩；3、隧道中线；4、锁脚锚管；5、钢筋网；6、中空注浆锚杆；7、喷射混凝土层。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制隧道小里程挤压变形段初支大变形的方法，其特征在于，包括初支变形破裂段维修阶段和继续开挖后的初支加强阶段，步骤如下：步骤1：进行所述初支变形破裂段维修阶段，对变形开裂的初支进行维修加固：步骤1.1、利用开挖台架将开裂混凝土支掉后，使用两臂凿岩台车在隧道侧壁凿打若干锚管安装孔，并在每个所述锚管安装孔内安装一侧壁钻有小孔的锚管；步骤1.2、通过灌浆孔向所述锚管内注入浆液，按照从初支开裂部位的两端逐步向中间的方式实施；步骤1.3、注浆完成后，用浓浆封住所述灌浆孔；步骤2：进行所述继续开挖后的初支加强阶段：步骤2.1：在隧道小里程挤压变形区段，将初期支护调整为全环I20型钢钢架，间距保持0.8m/榀；拱腰钢架接头处每处设置4根Φ42的锁脚锚管，每榀8根，每根所述锁脚锚管的长为4.5m，且所述锁脚锚管的锚管壁厚应比现有设计至少加厚2mm；洞身拱部90°以外线路左侧拱墙范围采用Φ32的中空注浆锚杆加固，且将端头螺丝的长度车成300mm，所述中空注浆锚杆的长为8m/根，间排距为1.2m×1.2m，交错布置；步骤2.2：继续开挖断面向小里程左边、右边的主动预留变形量分别为20mm和30mm，隧道上台阶通过泥压减振爆破开挖，隧道下台阶采用“先左边、后右边”的方式开挖；步骤2.3：所述隧道上台阶开挖后，在岩层挤压变形段的岩面上每隔2m竖向开宽一V型槽，所述V型槽用于放置泡沫条；步骤2.4：立好钢架，将所述锁脚锚管与拱腰钢架接头处采用U型螺纹钢焊接；同时将所述中空注浆锚杆的位于岩层里的一端采用锚因剂进行初锚固；步骤2.5：向所述锁脚锚管和所述中空注浆锚杆内注入浆液，注浆后采用浓浆封孔；步骤2.6：在岩层挤压变形段，紧贴岩面挂设一层钢筋网，将一钢筋垫板套设在所述锁脚锚管或所述中空注浆锚杆上，并将所述钢筋垫板贴紧所述钢筋网，所述钢筋垫板的两端分别通过一螺纹钢筋与所述锁脚锚管或所述中空注浆锚杆焊接；步骤2.7：在拱腰钢架背面再挂设一层钢筋网，采用机械手湿分层喷射混凝土，之后在所述中空注浆锚杆的外露端头安装垫板和双层螺丝初拧，过24小时后拧紧。...

【技术特征摘要】
1.一种用于控制隧道小里程挤压变形段初支大变形的方法，其特征在于，包括初支变形破裂段维修阶段和继续开挖后的初支加强阶段，步骤如下：步骤1：进行所述初支变形破裂段维修阶段，对变形开裂的初支进行维修加固：步骤1.1、利用开挖台架将开裂混凝土支掉后，使用两臂凿岩台车在隧道侧壁凿打若干锚管安装孔，并在每个所述锚管安装孔内安装一侧壁钻有小孔的锚管；步骤1.2、通过灌浆孔向所述锚管内注入浆液，按照从初支开裂部位的两端逐步向中间的方式实施；步骤1.3、注浆完成后，用浓浆封住所述灌浆孔；步骤2：进行所述继续开挖后的初支加强阶段：步骤2.1：在隧道小里程挤压变形区段，将初期支护调整为全环I20型钢钢架，间距保持0.8m/榀；拱腰钢架接头处每处设置4根Φ42的锁脚锚管，每榀8根，每根所述锁脚锚管的长为4.5m，且所述锁脚锚管的锚管壁厚应比现有设计至少加厚2mm；洞身拱部90°以外线路左侧拱墙范围采用Φ32的中空注浆锚杆加固，且将端头螺丝的长度车成300mm，所述中空注浆锚杆的长为8m/根，间排距为1.2m×1.2m，交错布置；步骤2.2：继续开挖断面向小里程左边、右边的主动预留变形量分别为20mm和30mm，隧道上台阶通过泥压减振爆破开挖，隧道下台阶采用“先左边、后右边”的方式开挖；步骤2.3：所述隧道上台阶开挖后，在岩层挤压变形段的岩面上每隔2m竖向开宽一V型槽，所述V型槽用于放置泡沫条；步骤2.4：立好钢架，将所述锁脚锚管与拱腰钢架接头处采用U型螺纹钢焊接；同时将所述中空注浆锚杆的位于岩层里的一端采用锚因剂进行初锚固；步骤2.5：向所述锁脚锚管和所述中空注浆锚杆内注入浆液，注浆后采用浓浆封孔；步骤2.6：在岩层挤压变形段，紧贴岩面挂设一层钢筋网，将一钢筋垫板套设在所述锁脚锚管或所述中空注浆锚杆上，并将所述钢筋垫板贴紧所述钢筋网，所述钢筋垫板的两端分别通过一螺纹钢筋与所述锁脚锚管或...

【专利技术属性】
技术研发人员：张馨，
申请(专利权)人：中铁十八局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12