一种针对强烈蚀变岩体的引水隧洞施工及支护方法技术

本发明专利技术公开了一种针对强烈蚀变岩体的引水隧洞施工及支护方法。针对Ⅳ、

【技术实现步骤摘要】
一种针对强烈蚀变岩体的引水隧洞施工及支护方法


[0001]本专利技术涉及隧洞施工
，特别涉及一种针对强烈蚀变岩体的引水隧洞施工及支护方法。

技术介绍

[0002]本隧洞施工过程中开挖普遍遭遇岩体条件较差的Ⅳ、
Ⅴ
类岩体，其中Ⅳ类呈现坚硬但是较破碎的特征，
Ⅴ
类岩体为极软岩，岩体破碎呈现松散状态。传统针对Ⅳ、
Ⅴ
类围岩的主要施工方法包括台阶法、预留核心土法、CRD法等，并且辅以一定的超前支护和系统支护方式，例如超前管棚、超前锚杆、锚杆，钢拱架、向揭露面喷射混凝土的联合支护等方式，基本都能在施工期间保证施工作业的安全和施工进度。四川省某引水隧洞项目，隧洞沿线蚀变带分布无规律，在大型断面上的分布形态多样，局部地下水丰富洞段，部分蚀变岩体存在遇水软化现象，恶化大型洞室围岩稳定，其引水洞洞径大，线路长，其隧洞支护结构设计难度大、无成熟工程经验，在施工过程中不可避免的遭遇发育范围广泛，围岩条件变化频发的蚀变岩体。所以如何在不影响施工效率和安全的条件下，进行蚀变岩岩体的开挖和支护，是亟待解决的问题，此专利技术设计将会为以后围岩条件较差的地下施工作业提供经验支持，具有重要的作用。
[0003]目前现有施工作业过程中遇见发育范围广泛并且强烈蚀变的Ⅳ、
Ⅴ
类围岩较少，因此在设计和施工过程中可以借鉴的资料有限，与之相对应的围岩支护型式、支护措施的系统研究也较少，多为局部洞段出现少量蚀变岩体的个性化研究。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种针对强烈蚀变岩体的引水隧洞施工及支护方法。其适用于大断面软弱蚀变岩体，能够在施工过程中保证隧洞的稳定性，对围岩变形与塑性区发展具有良好的控制效果，为以后围岩条件较差的地下施工作业提供经验支持，具有重要的作用。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种针对强烈蚀变岩体的引水隧洞施工及支护方法，针对Ⅳ、
Ⅴ
类不同围岩条件地段采用不同的施工方案。其中，Ⅳ类围岩隧洞采用爆破施工，一次爆破出设计的隧洞断面；
Ⅴ
类高岭土化的围岩使用挖掘机进行机械开挖，局部较硬岩块使用爆破方式碎岩；Ⅳ类碎裂围岩上层开挖采用台阶法施工，
Ⅴ
类高岭土化的围岩上层采用预留核心土法施工。由于隧洞断面大，施工过程中将整个断面分为上、中、下三层进行分层开挖，分别为上层上台阶、上层下台阶、中层台阶和底层台阶。所述上层下台阶施工滞后上层上台阶一段距离，上层下台阶分为左右两侧进行错距开挖，分别为上层下台阶左侧和上层下台阶右侧。开挖后的支护措施为初喷混凝土——型钢支撑——挂钢筋网并复喷混凝土；在上层下台阶开挖一段距离后，可进行上层系统砂浆锚杆的支护施工，系统砂浆锚杆滞后上层下台阶距离保持在10m左右。在上层开挖一段距离后，再进行中层台阶的开挖施工。所述中层台阶分为左右
两侧错距开挖，分别为中层台阶左侧和中层台阶右侧。开挖后的支护措施为初喷混凝土——型钢支撑——挂钢筋网并复喷混凝土；中层台阶开挖结束后再进行底层台阶开挖，底层台阶采用全断面开挖施工方法。
[0007]进一步的，所述Ⅳ、
Ⅴ
类围岩的岩体在隧洞上层上台阶施工前，利用超前小导管在隧洞120
°
范围内进行超前注浆支护。所述
Ⅴ
类岩体在开挖上层上台阶过程中，先开挖上部弧形导坑，再开挖核心土，开挖过程中控制核心土长度在一定范围内，约3～4m。对开挖揭露围岩岩壁表面喷射一层厚约5cm的混凝土进行封闭，减轻围岩开挖的卸荷作用。
[0008]进一步的，所述混凝土凝固后再设立型钢进行支撑。所述型钢需根据洞壁形态进行弯折使其能够紧贴岩面。设立好型钢后，进行挂钢筋网施工和复喷混凝土。喷射的混凝土需覆盖住型钢支撑大约2cm，初期支护过程中，型钢采用钢支撑纵向连接钢筋进行焊接，沿型钢支撑环向每1m设置1根，内外缘交错布置，其两端与钢支撑翼缘焊接在一起，使得整个支撑结构成为一个整体结构。
[0009]进一步的，所述型钢支撑完成后，为保证型钢支撑与岩面紧密贴合，及时在型钢支撑两侧设置钢支撑锁脚锚杆。所述钢支撑锁脚锚杆为螺纹钢，立在型钢两侧。钢支撑锁脚锚杆与型钢之间，用L型钢筋焊接固定，左右两个，呈环抱状。
[0010]进一步的，所述型钢支撑架设好后，复喷混凝土，覆盖型钢支撑2cm。所述上层下台阶左右两侧开挖完成后，开始进行系统砂浆锚杆施工，系统砂浆锚杆采用螺纹钢制作，按照设计要求径向插入岩体。
[0011]进一步的，所述中层台阶开挖滞后上层一定距离，分左右两侧错开施工，开挖后初喷混凝土，并设立钢拱架，挂钢筋网，复喷混凝土，覆盖钢支撑2cm；施作系统砂浆锚杆，锚杆采用螺纹钢，按照设计要求径向插入岩体。
[0012]进一步的，所述底层台阶开挖在上层与中层施工结束后进行全断面开挖施工，底层开挖过程中不再进行台阶划分。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0014]1.提供了一种针对大断面、软弱蚀变岩体圆形隧洞的施工及支护方法，采用将大断面隧洞分层开挖施工的方式，达到控制隧洞变形和减少开挖卸荷对围岩稳定性的影响的目的，有利于隧洞施工的效率与安全性。
[0015]2.提供的初期支护方法,包括I20a型钢支撑间的连接方式，系统锚杆的支护方法，在隧洞240
°
范围内进行施作，能在减少投资的同时，保证围岩的稳定性，有利于经济与安全效益并行。
附图说明
[0016]图1是开挖后初期支护的流程示意图；
[0017]图2是Ⅳ类围岩开挖支护过程示意图；
[0018]图3是Ⅳ类围岩分层开挖示意图；
[0019]图4是Ⅳ类围岩系统支护示意图；
[0020]图5是
Ⅴ
类围岩开挖支护过程示意图；
[0021]图6是
Ⅴ
类围岩分层开挖示意图；
[0022]图7是
Ⅴ
类围岩系统支护示意图；
[0023]图8是锁脚锚杆连接方式示意图；
[0024]图9是支护系统的立体布置示意图。
[0025]其中，
[0026]1‑
超前小导管，2
‑
喷射混凝土，3
‑
系统砂浆锚杆，4
‑
型钢，5
‑
上层上台阶，6
‑
上层下台阶左侧，7
‑
上层下台阶右侧，8
‑
中层台阶左侧，9
‑
中层台阶右侧，10
‑
底层台阶，11
‑
上层上台阶弧形导坑，12
‑
核心土，13
‑
钢支撑锁脚锚杆，14
‑
L型钢筋，15
‑
开挖揭露岩面，16
‑
钢支撑纵向连接钢筋，17
‑
钢筋网。
具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对强烈蚀变岩体的引水隧洞施工及支护方法，其特征在于：针对Ⅳ、
Ⅴ
类不同围岩条件地段采用不同的施工方案；其中，Ⅳ类围岩隧洞采用爆破施工，一次爆破出设计的隧洞断面；
Ⅴ
类高岭土化的围岩使用挖掘机进行机械开挖，局部较硬岩块使用爆破方式碎岩；Ⅳ类碎裂围岩上层开挖采用台阶法施工，
Ⅴ
类高岭土化的围岩上层采用预留核心土法施工；由于隧洞断面大，施工过程中将整个断面分为上、中、下三层进行分层开挖，分别为上层上台阶、上层下台阶、中层台阶和底层台阶；所述上层下台阶施工滞后上层上台阶一段距离，上层下台阶分为左右两侧进行错距开挖，分别为上层下台阶左侧和上层下台阶右侧；开挖后的支护措施为初喷混凝土——型钢支撑——挂钢筋网并复喷混凝土；在上层下台阶开挖一段距离后，可进行上层系统砂浆锚杆的支护施工，系统砂浆锚杆滞后上层下台阶距离保持在10m左右；在上层开挖一段距离后，再进行中层台阶的开挖施工；所述中层台阶分为左右两侧错距开挖，分别为中层台阶左侧和中层台阶右侧；开挖后的支护措施为初喷混凝土——型钢支撑——挂钢筋网并复喷混凝土；中层台阶开挖结束后再进行底层台阶开挖，底层台阶采用全断面开挖施工方法。2.根据权利要求1所述的一种针对强烈蚀变岩体的引水隧洞施工及支护方法，其特征在于：所述Ⅳ、
Ⅴ
类围岩的岩体在隧洞上层上台阶施工前，利用超前小导管在隧洞120
°
范围内进行超前注浆支护；所述
Ⅴ
类岩体在开挖上层上台阶过程中，先开挖上部弧形导坑，再开挖核心土，开挖过程中控制核心土长度在一定范围内，约3～4m；对开挖揭露围岩岩壁表面喷射一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，闫生存，何本国，薛瑞华，佟强，李萌，樊菊平，
申请(专利权)人：东北大学中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：