一种快速治理并穿越已塌方破碎带的施工方法技术

本发明专利技术公开了一种快速治理并穿越已塌方破碎带的施工方法，包括步骤：1)在塌方区预埋注浆管和回气管；2)封闭空区：用袋装水泥封闭巷道；3)对底部空区注浆；4)施工打孔：在塌方空区顶部施工注浆孔和回气孔；5)顶部注浆：向顶部空区内注浆；6)架设U型钢支架并施工超前管棚后继续掘进；7)喷浆：对超前管棚保护下形成的巷道顶帮喷浆；8)壁后注浆：对管棚周围破碎岩体进行小导管双液注浆；9)重复步骤6)‑8)，直至穿过塌方区域。本发明专利技术用袋装水泥封闭空区，并结合分批次的不同规模和范围的注浆方法注浆加固，保证工期正常进行且降低了成本，还提高了注浆加固时墙体的抗压强度，使注浆加固达标，可在隧道或巷道已塌方时继续施工。

A Construction Method for Rapid Treatment and Crossing the Collapsed Fractured Zone

【技术实现步骤摘要】
一种快速治理并穿越已塌方破碎带的施工方法
本专利技术属于建筑施工
，尤其涉及一种快速治理并穿越已塌方破碎带的施工方法。
技术介绍
在隧道、矿山巷道建设过程中，受地质构造运动、岩体自身特点等因素的影响，可能发生断层及其破碎带等不良地质现象。当隧道施工至断层破碎带时，由于围岩等级发生骤降，加上断层破碎带往往富含地下水，原初期支护设计难以维持围岩稳定性，遂发生大范围塌方。隧道塌方会造成工期延误、机械设备损坏、投资费用增加，更对现场施工人员的生命安全构成巨大威胁。目前，治理并穿越未塌方破碎带的主要方法有超前小导管法、管棚超前支护法。超前支护法通常在未塌方时提前支护，当隧道或巷道已经塌方时，超前管棚法等超前支护法无法使用。同时，由于断层破碎带处塌方具有塌方规模大，塌腔空洞高度高，塌方体内时常伴随渗涌水、容易牵引相邻段发生连续塌方的特点。而传统小导管注浆固结塌方体时，通常需要建设钢筋混凝土止浆墙，不仅延误工期且大幅增加了成本，更在后期施工管棚超前支护过程中，经常出现钻孔困难、塌孔、卡钻、围岩沉降变形严重、管棚无法安装等问题。专利CN104196546A公开了一种隧道施工过程中断层破碎带塌方治理方法，包括步骤：1)对塌方段相邻围岩进行拱架加固，且对被加固的围岩的拱墙采用小导管注浆加固；2)清理塌方体；清理完成后在塌方掌子面上喷射混凝土将其封闭；观测确认安全后，在塌方部位后方开始支护模板，并预埋泵管在拱架上部作为将来进一步处理时混凝土输送口；3)将千斤顶作用在模板的台架底部四角；各个模板间留出钢拱架宽度的间隔，并及时进行立架；模板与钢拱架共同形成一道支护层；4)透过模板预先留存的孔，采用高压注浆的方式，以模板与钢拱架为底模，形成拱顶混凝土层；在钢拱架拱脚及侧壁处打入注浆小导管；5)在以模板与钢拱架为底模的前端采用小导管注浆加固，清理剩余塌方体，进行塌方段的下一施工循环阶段操作，具体重复步骤1)-4)；步骤6)当完成第二循环时，通过步骤2)预埋的输送口，采用泵送加强混凝土，注入到拱顶混凝土层上部，形成护拱层混凝土的支撑，并转入下一施工循环。该方法的优点在于：1)克服了超前小导管在松散堆积体内注浆固结效果不好的问题；2)液压千斤顶的采用降低了在治理过程中二次塌方的危险；3)模板与支撑台架均可循环利用，降低了塌方灾害治理的经费投入；4)采用分段模板注浆支护方法(即按照支护模板的尺寸进行分段治理，同时采用注浆方式建立隧道拱顶的护拱混凝土层及拱顶混凝土层)，解决了管棚超前支护由于塌孔、卡钻以及钻孔距离有限等原因造成的难以解决的大规模塌方的问题；5)该方法不受塌方体内含水量多少的影响，适应面广；6)避免了施工中大量的钻孔工作，工序得以减少，确保了塌方治理的安全性与永久性。但该方法在超前小导管注浆加固前建设拱墙，其仍然存在延误工期及增加成本的缺陷，而且采用一次高压注浆的方法形成拱顶混凝土层，对模板的抗压强度要求极高，同时，在注浆过程中塌方空区内空气难以排出，不仅增加了空区内压力，可能造成填浆不充实的现象，导致难以控制注浆量。此外，该方法还进行清理塌方体，当面对极破碎且伴随着涌水的地质构造时，不得清理塌方体，清理塌方体越多，后续会随即冒落更多破碎岩体，造成塌方规模扩大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有塌方处理方法在断层破碎带塌方治理中的缺陷，提供一种快速治理并穿越已塌方破碎带的施工方法，该方法融合了超前管棚法的优点，独创性地采用袋装水泥封闭空区，并结合分批次的不同规模和范围的注浆方法注浆加固，不仅解决了现有技术延误工期且成本高的问题，又保证了注浆加固过程中的抗压强度，使得注浆加固达到要求。为了实施上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种快速治理并穿越已塌方破碎带的施工方法，包括如下步骤：1)在塌方区预埋注浆管和回气管：注浆管高于巷道顶板10-30cm，回气管高度高于注浆管30-50cm；2)封闭空区：采用袋装水泥在塌方体边缘垒墙接顶至封闭巷道，并保持注浆管与回气管外露50cm；3)对底部空区注浆：注浆至所述回气管回流注浆液时，关闭回气管阀门继续注浆，使注浆机压力达到10-15MPa，并保持30-35分钟；4)施工打孔：向塌方空区顶部施工注浆孔和回气孔各一个；5)顶部注浆：向顶部空区内注浆至回气孔开始回浆，关闭回气孔阀门并继续注浆，使注浆机压力达到10-15MPa，并保持30-35分钟；6)架设U型钢支架并施工超前管棚，管棚钢管的间距为30-70cm，然后在管棚保护下掘进；7)喷浆：超前管棚揭露后，对超前支护下形成的巷道顶帮进行喷浆加固，厚度为50mm；8)壁后注浆：对管棚周围破碎岩体进行小导管双液注浆加固，使管棚周围破碎岩体形成整体，加强岩石自身的承载能力，减少管棚所承受的压力；9)重复步骤6)-8)，直至穿过塌方区域。优选地，所述步骤2)封闭空区时，所述袋装水泥的包装袋沿纵向设有切口。优选地，所述步骤4)施工打孔时，回气孔高度高于注浆孔30-50cm。优选地，在所述步骤6)中，岩石极破碎时，钻孔后塌孔严重而导致钢管无法打入或卡钻导致钎杆无法拔出，同时钎杆强度高于钢管，利于保持空区稳定，故采用钎杆施工超前管棚。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1)本专利技术方法融合了超前管棚法的优点，独创性地采用袋装水泥封闭空区，并结合分批次的不同规模和范围的注浆方法注浆加固，不仅保证工期正常进行，而且降低了修复塌方破碎带的成本，同时又提高了注浆加固时墙体的抗压强度，使得注浆加固达到要求，相比传统管棚超前支护法，本专利技术方法可在隧道或巷道已经塌方情况下继续施工；2)本专利技术在隧道或巷道封闭时采用整袋水泥垒墙，且包装袋沿纵向设有切口，能使水泥袋墙粘结凝固，具有施工快速、便捷，取材方便的优点，但承受浆液压力有限，而当空区塌方高度较高时，注浆产生的液体压力较大，为避免水泥袋墙因受压过大倒塌，本专利技术将顶部注浆分为两步进行，先进行略高于巷道顶板的小范围注浆，待浆液凝固后再进行顶部空区的注浆，此时承受顶部注浆压力的不再单是水泥袋墙，而是水泥袋墙与浆液凝固后形成的混凝土体复合结构，该复合结构将水泥袋墙所承受的侧向压力转化为复合结构承受的纵向压力，极大地提高了抗压能力，为下一步顶部高空区的注浆打下基础；3)本专利技术在塌方区预埋注浆管和回气管，预埋注浆管可在顶部进行注浆前先利用预埋注浆管进行第一步小范围注浆；预埋回气管一方面可观察并控制通过预埋注浆管注入浆体的高度，当预埋回气管回出浆液时说明第一步注浆达到设计高度，可以停止注浆，另一方面可排出空区内的空气，避免气体无法排出导致注浆液压力增大，进而保障水泥袋墙稳固，同时预埋的回气管比注浆管略高，是因为如果回气管低于注浆管，便会导致注浆漫过回气管时空区内气体无法排出，也无法有效得知注浆液体漫过回气管后的高度；3)本专利技术在U型钢支架支护通过后喷浆，不仅能防止顶部过于破碎的岩体通过管棚间隙掉落伤人，而且防止破碎岩体缓慢冒落后顶部空区增大导致剧烈地压活动，损坏支护结构；4)本专利技术在喷浆后再进行壁后注浆，由于注浆液扩散范围有限，而塌方面积较大，治理空区后在超前管棚保护下掘进至浆液未扩散到的范围时，顶部及巷道两帮会有未经注浆液固结的松散围岩存在，该部分围岩如不经注浆处理，会对支护结构形成长期压力，损坏支护结构，壁后注本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速治理并穿越已塌方破碎带的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：1)在塌方区预埋注浆管和回气管：注浆管高于巷道顶板10‑30cm，回气管高度高于注浆管30‑50cm；2)封闭空区：采用袋装水泥在塌方体边缘垒墙接顶至封闭巷道，并保持注浆管与回气管外露50cm；3)对底部空区注浆：注浆至所述回气管回流注浆液时，关闭回气管阀门继续注浆，使注浆机压力达到10‑15MPa，并保持30‑35分钟；4)施工打孔：向塌方空区顶部施工打注浆孔和回气孔各一个，回气孔高度高于注浆孔30‑50cm；5)顶部注浆：向顶部空区内注浆至回气孔开始回浆，关闭回气孔阀门并继续注浆，使注浆机压力达到10‑15MPa，并保持30‑35分钟；6)架设U型钢支架并施工超前管棚，管棚钢管的间距为30‑70cm，然后在管棚保护下掘进；7)喷浆：超前管棚揭露后，对超前支护下形成的巷道顶帮进行喷浆加固，厚度为50mm；8)壁后注浆：对管棚周围破碎岩体进行小导管双液注浆加固，使管棚周围破碎岩体形成整体，加强岩石自身的承载能力，减少管棚所承受的压力；9)重复步骤6)‑8)，直至穿过塌方区域。

【技术特征摘要】
1.一种快速治理并穿越已塌方破碎带的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：1)在塌方区预埋注浆管和回气管：注浆管高于巷道顶板10-30cm，回气管高度高于注浆管30-50cm；2)封闭空区：采用袋装水泥在塌方体边缘垒墙接顶至封闭巷道，并保持注浆管与回气管外露50cm；3)对底部空区注浆：注浆至所述回气管回流注浆液时，关闭回气管阀门继续注浆，使注浆机压力达到10-15MPa，并保持30-35分钟；4)施工打孔：向塌方空区顶部施工打注浆孔和回气孔各一个，回气孔高度高于注浆孔30-50cm；5)顶部注浆：向顶部空区内注浆至回气孔开始回浆，关闭回气孔阀门并继续注浆，使注浆机压力达到10-15MPa，并保持30-35...

【专利技术属性】
技术研发人员：高玉杰，张正新，高博，刘海涛，童川，史维敏，刘长相，丁明飞，靳传军，李腾，王文彬，王福永，李颂，赵超，杜中柱，时传龙，王乃伟，付凯文，
申请(专利权)人：西和县中宝矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃,62