一种隧道掌子面塌方风险等级评估与防治方法技术

本发明专利技术提供一种隧道掌子面塌方风险等级评估与防治方法，重在“防”，即充分考虑了地应力、岩性、岩体完整性、地下水及构造等多源地质信息，通过对这些信息的分析，可在勘察阶段初步评估出塌方风险等级；由于在施工环节掌握的信息更多，可根据物探、钻进及围岩变形情况对初评结果进行修正；依靠勘察及施工阶段的塌方风险等级评价结果，选取对应的施工及支护措施，可尽最大可能把塌方灾害发生的概率降到最低，即便在采取一定措施后发生了塌方，也会以最小的代价进行处理，能够最大程度地节约成本，保证安全。保证安全。保证安全。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道掌子面塌方风险等级评估与防治方法


[0001]本专利技术属于隧道掌子面塌方治理
，特别是涉及一种隧道掌子面塌方风险等级评估与防治方法。

技术介绍

[0002]隧道掌子面附近地应力水平高且多处于无支护或弱支护条件下，当地质条件变化较大时，如岩体等级较低，涌水较大，尤其当通过构造区域支护措施不匹配时，容易发生塌方事故。掌子面塌方是隧道施工过程中较为常见的一大工程地质灾害，给现场施工人员的人身安全带来极大的隐患，并造成隧道结构破坏，工期延长，成本增加。
[0003]当前针对隧道掌子面塌方灾害尚未形成完备的风险等级评估、预防及治理体系化的方法。工程实践中对塌方灾害的治理进行了许多有益的探索，如中国专利CN 104060999 A提出了一种开挖旁通洞的方法通过塌方区；中国专利CN 105673020 A提出了一种通过在山顶向下注浆的方法处理塌方；中国专利CN 112228082A提出了一种管棚与超前小导管组合的注浆方法。这些手段在一定程度上治理了塌方灾害，但存在成本过高的问题，而且在地应力水平高、围岩完整性差等复杂地质条件下，往往不能取得较好的控制效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种隧道掌子面塌方风险等级评估与防治方法。
[0005]为此，本专利技术的上述目的通过如下技术方案实现：
[0006]一种隧道掌子面塌方风险等级评估与防治方法，其特征在于：所述隧道掌子面塌方风险等级评估与防治方法包括塌方风险等级评定、塌方灾害预防以及塌方灾害处理；
[0007]其中，塌方风险等级评定包括如下步骤：
[0008]S101：获取隧址区的最大地应力资料；
[0009]S102：获取隧址区的岩性及岩体完整性资料；
[0010]S103：获取隧址区的地下水及地质构造情况；
[0011]S104：根据步骤S101～S103所获取的资料依据隧道掌子面塌方风险等级初评体系对塌方风险等级进行初评；
[0012]S105：在施工期，根据施工情况对塌方风险等级进行复评；
[0013]步骤S104中，隧道掌子面塌方风险等级初评体系如下构建：
[0014][0015]注：“—”表示不发生塌方；I、II、III为塌方风险等级且严重程度依次加剧；
[0016]岩性越软、完整性越差发生塌方的风险越高，岩石坚硬程度及岩体完整性的表述参照《中华人民共和国行业标准:工程岩体分级标准》(GB/T50218
‑
2014)；地应力水平越高，发生塌方的风险越高，地应力的获取须通过钻孔实测及地应力数值反演两种手段相结合的方法，若无实测资料时，可依据《中华人民共和国行业标准:工程岩体分级标准》(GB/T50218
‑
2014)进行估算；在构造及地下水较为发育的区域，岩体质量较差且岩体强度参数较低，易发生塌方。
[0017]步骤S105中，根据下表对塌方风险等级进行复评，当出现该表中的情况，均将上表中塌方风险等级调整为“III”级；由于施工期掌握的地质信息更丰富，可对岩体质量进行更直观判断；
[0018][0019]注：a此处异常是指岩体破碎或富水；
[0020]b表明岩体破碎，围岩质量差；
[0021]其中，掌子面塌方灾害预防包括如下步骤：
[0022]S201：根据隧道掌子面塌方风险等级评定结果，依据隧道掌子面塌方灾害预防措施体系选择开挖方法；减少对围岩的扰动，防止因开挖活动造成围岩质量过分降低；
[0023]S202：根据隧道掌子面塌方风险等级评定结果，依据隧道掌子面塌方灾害预防措施体系选择支护方法；在开挖前，提前对围岩预加固，提高掌子面岩体的完整性；开挖后快速对围岩支护，减少围岩的劣化，并通过注浆提高掌子面附近岩体的完整性；
[0024]步骤S201以及步骤S202中，隧道掌子面塌方灾害预防措施体系如下构建：
[0025][0026]其中，掌子面塌方灾害处理包括如下步骤：
[0027]S301：喷射混凝土构筑止浆墙，即向塌方区喷射速凝混凝土，覆盖整个隧道断面，混凝土厚度不小于5cm；
[0028]S302：施工钻孔，即向塌方区域施工高位钻孔及低位钻孔，并进行插管封孔；
[0029]S303：靶向注浆，即首先向高位钻孔注入低水灰比的速凝材料，之后向低位钻孔注入高水灰比速凝材料；采用不同水灰比的速凝材料，降低了材料消耗，并使塌落岩块快速凝固；
[0030]S304：施工管棚、钢架并清渣，在塌方区依次施工管棚、钢拱架并清理废渣，直至通过塌方区。
[0031]在采用上述技术方案的同时，本专利技术还可以采用或者组合采用如下技术方案：
[0032]作为本专利技术的一种优选技术方案：掌子面塌方灾害预防中，针对III级塌方风险的预防，超前大管棚注浆需选用高强注浆材料；超前深孔靶向注浆中需根据物探结果，向掌子面前方岩体异常区域打钻孔注浆，注浆材料需选用流动性好、凝结时间长的注浆材料；注浆位置是掌子面前方的异常区，注浆更具有针对性，降低了施工的盲目性，且采用流动性好、凝结时间长的材料，使注浆材料可充分渗入至微小裂隙中。
[0033]作为本专利技术的一种优选技术方案：掌子面塌方灾害处理，步骤S302中，钻孔施工过程中，若出现卡钻、掉钻问题，需退钻并通过钻杆及注浆泵向钻孔内注入速凝类注浆材料加固松动破碎区，待注浆材料固化后继续钻进。速凝注浆材料可快速凝固，并快速上升至较高的强度，减少了施工等待时间，提高施工效率。
[0034]作为本专利技术的一种优选技术方案：掌子面塌方灾害处理，步骤S303靶向注浆工艺中，高位钻孔注浆需采用低水灰比的速凝注浆材料，注浆压力在2～5MPa；低位钻孔需采用较高水灰比的速凝注浆材料，注浆压力低于2MPa。
[0035]本专利技术提供一种隧道掌子面塌方风险等级评估与防治方法，重在“防”，即充分考虑了地应力、岩性、岩体完整性、地下水及构造等多源地质信息；通过对这些信息的分析，可在勘察阶段初步评估出塌方风险等级；由于在施工环节掌握的信息更多，可根据物探、钻进及围岩变形情况对初评结果进行修正；依靠勘察及施工阶段的塌方风险等级评价结果，选取对应的施工及支护措施，可尽最大可能把塌方灾害发生的概率降到最低，即便在采取一定措施后发生了塌方，也会以最小的代价进行处理，能够最大程度地节约成本，保证安全。本专利技术所提供的方法包含掌子面塌方风险等级评定、塌方灾害预防、塌方灾害处理三个主体，该方法可有效降低隧道掌子面塌方灾害发生的机率；并且即便在塌方事故发生后，处理工艺简单，安全性好，工人不需深入塌方区作业安全性好，清理废渣量小，材料消耗量少，成本低等优点。
附图说明
[0036]图1为掌子面塌方止浆墙与钻孔的布置图；
[0037]图中：1
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止浆墙；2
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低位钻孔；3
‑
高位钻孔。
具体实施方式
[0038]参照附图和具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道掌子面塌方风险等级评估与防治方法，其特征在于：所述隧道掌子面塌方风险等级评估与防治方法包括塌方风险等级评定、塌方灾害预防以及塌方灾害处理；其中，塌方风险等级评定包括如下步骤：S101：获取隧址区的最大地应力资料；S102：获取隧址区的岩性及岩体完整性资料；S103：获取隧址区的地下水及地质构造情况；S104：根据步骤S101～S103所获取的资料依据隧道掌子面塌方风险等级初评体系对塌方风险等级进行初评；S105：在施工期，根据施工情况对塌方风险等级进行复评；步骤S104中，隧道掌子面塌方风险等级初评体系如下构建：注：“—”表示不发生塌方；I、II、III为塌方风险等级且严重程度依次加剧；其中，掌子面塌方灾害预防包括如下步骤：S201：根据隧道掌子面塌方风险等级评定结果，依据隧道掌子面塌方灾害预防措施体系选择开挖方法；S202：根据隧道掌子面塌方风险等级评定结果，依据隧道掌子面塌方灾害预防措施体系选择支护方法；步骤S201以及步骤S202中，隧道掌子面塌方灾害预防措施体系如下构建：其中，掌子面塌方灾害处理包括如下步骤：S301：喷射混凝土构筑止浆墙，即向塌方区喷射速凝混凝土，覆盖整个隧道断面，混凝土厚度不小于5cm；S302：施工钻孔，即向塌方区域施工高位钻孔及低位钻...

【专利技术属性】
技术研发人员：高要辉，张春生，刘宁，陈珺，韩月，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：