暗挖隧道超前支护主动应力控制地层变形稳定方法技术

本发明专利技术公开了暗挖隧道超前支护主动应力控制地层变形稳定方法，具体包括以下步骤：a、工程方案设计：按照工程需求设计施工图纸，并设计工件材料的尺寸，以及确定原材料数量和获取原材料；b、工件预制：按照设计图纸，将制备好的原材料进行预制，获得预制初支拱架，并将柔性气囊与用于超前拱部的锚管组合，形成新型复合侧限膨胀的柔性锚管；c、隧道开挖：按照设计图纸进行隧道挖掘，并在开挖后架设预制的初支拱架，涉及隧道及地下工程技术领域，解决了暗挖隧道施工时，现有工艺以及设备，不能从根本上改变隧道开挖引起的应力变化，其作用效果相对较差，且无法起到超前降水排水作用的问题。且无法起到超前降水排水作用的问题。且无法起到超前降水排水作用的问题。

【技术实现步骤摘要】
暗挖隧道超前支护主动应力控制地层变形稳定方法


[0001]本专利技术涉及隧道及地下工程
，具体为暗挖隧道超前支护主动应力控制地层变形稳定方法。

技术介绍

[0002]现有的软弱隧道一般掌子面稳定性差，隧道开挖后稳定性差或不能稳定，需要超前小导管或超前大管棚预支护加固，隧道开挖后，开挖处围岩应力迅速释放，造成开挖面形成很大的应力坡降，围岩发生快速变形，未能有效的降低这种应力坡降，造成围岩变形速率大，围岩变形使管棚弯曲而产生自身应力，反作用于围岩，但由于两种物质刚度差别大，间距较大且支护面积相对较小，支护作用效率相对较低，未能实现超前支护效果最大化，常常导致管棚上部围岩落空现象，失去超前保护围岩的目的。
[0003]在申请号为2022102619415的一种暗挖隧道支护结构，用于解决暗挖隧道支护结构刚度较差和适应性较差的问题，该暗挖隧道支护结构包括箱体组件，箱体组件包括至少一个箱体结构，箱体结构沿隧道周向延伸，该暗挖隧道支护结构用于保障大跨暗挖隧道的施工安全、施工沉降与服役期可靠性，但是这种方法虽然对隧道的稳定性起到一定的作用，但未能从根本上改变隧道开挖引起的应力变化，其作用效果相对较差，且无法起到超前降水排水作用，因此需要针对上述存在的问题进行解决。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了暗挖隧道超前支护主动应力控制地层变形稳定方法，解决了暗挖隧道施工时，现有工艺以及设备，不能从根本上改变隧道开挖引起的应力变化，其作用效果相对较差，且无法起到超前降水排水作用的问题。
[0005]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：暗挖隧道超前支护主动应力控制地层变形稳定方法，具体包括以下步骤：
[0006]a、工程方案设计：按照工程需求设计施工图纸，并设计工件材料的尺寸，以及确定原材料数量和获取原材料；
[0007]b、工件预制：按照设计图纸，将制备好的原材料进行预制，获得预制初支拱架，并将柔性气囊与用于超前拱部的锚管组合，形成新型复合侧限膨胀的柔性锚管；
[0008]c、隧道开挖：按照设计图纸进行隧道挖掘，并在开挖后架设预制的初支拱架，并将新型复合侧限膨胀的柔性锚管安装在预制的初支拱架上，并形成超前管棚进行支护；
[0009]d、循环使用：隧道初支封闭通过一段距离后，将柔性气囊内部空气排出，并抽出柔性锚管，然后迅速插入导管，通过塑性混凝土对空眼孔进行回填砂浆，形成硬化围层以封闭围岩，柔性锚管得以回收并可再次进行使用。
[0010]优选的，所述步骤c、隧道开挖：在实施过程中，预制初支拱架架设完成后，在掌子面拱部超前支护部位先引孔，然后在引孔内部放置新型复合侧限膨胀的柔性锚管，再进行超前拱部柔性锚管的安装，将柔性锚管的一端锚固在预制初支拱架上。
[0011]优选的，所述超前拱部柔性锚管安装时，按照设计的间距设置，从预制初支拱架的预留眼孔内插入围岩，并使得柔性气囊朝外，然后进行塑性混凝土喷射注浆。
[0012]优选的，所述塑性混凝土喷射注浆完成后，向柔性气囊内部充气加压，通过柔性气囊发生膨胀，对围岩进行挤压。
[0013]优选的，所述围岩被挤压后，相互团结整体变得紧实，同时围岩的孔隙水进入锚管内部，并通过锚管进行排放。
[0014]优选的，所述柔性气囊充气加压之前，预先对围岩质地进行检测，根据围岩质地以及压力表数值，控制柔性气囊内压大小，保证对围岩起到足够的支护作用。
[0015]优选的，所述步骤d、循环使用：在柔性锚管的柔性气囊内部空气排出以及柔性锚管抽管之前，预先制备好所需喷射注浆的混凝土，其在混凝土运输以及等待喷射注浆的过程中，保证混凝土的含水量。
[0016]优选的，所述步骤d、循环使用：在柔性锚管以及柔性气囊抽出后，对锚管和柔性气囊的外表进行检查，并对柔性气囊进行充气，测试内部密封性能，保证锚管和柔性气囊可以再次投入使用。
[0017]有益效果
[0018]本专利技术提供了暗挖隧道超前支护主动应力控制地层变形稳定方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
[0019](1)简单快捷，循环使用：在超前引孔后插入拼装好的锚管后，通过充气能够快速使柔性锚管发挥作用，并且通过排放气体，快速拉拔出来，反复使用，降低成本。
[0020](2)主动掌控围岩的受力状态：通过压力表监控锚管受力状态，通过柔性气囊内主动加压及减压，能够及时进行反复调整其受力状况。
[0021](3)保护围岩和充分调动围岩的自身强度：柔性气囊能够很好的与围岩共同作用，避免围岩因隧道开挖应力释放变形，而使围岩应力集中破坏，起到保护围岩并充分利用围岩自承能力，提高围岩的支护应力比，通过控制围岩应力释放程度，并使开挖面的围岩处于良好的三维应力状态，避免围岩因不良的受力状态而破坏。
[0022](4)挤压排水加固速度快：挤压地层，制造一定加固区范围的高应力场，采用近距离无纺布排水通道技术，制造高应力渗水压力梯度，使加固土体内的水由地层内及时且快速的排除，加速高应力场加固地层的失水固结速度，减少一定范围内土体的含水量，提高围岩土体的密实度，提高土体自身强度。
[0023](5)超前降水作用：降低一定范围内围岩孔隙水的渗透压力，降低水对围岩土体的软化作用，提高隧道的稳定性。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的隧道初支纵断面示意图；
[0025]图2为本专利技术的隧道上台阶初支断面示意图；
[0026]图3为本专利技术的柔性锚管断面示意图。
[0027]图中：1、初支拱架；2、柔性锚管；21、柔性气囊；22、锚管；3、超前管棚；4、混凝土；5、掌子面。
具体实施方式
[0028]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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]请参阅图1
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3，本专利技术提供一种技术方案：暗挖隧道超前支护主动应力控制地层变形稳定方法：具体包括以下步骤：
[0030]a、工程方案设计：按照工程需求设计施工图纸，并设计工件材料的尺寸，以及确定原材料数量和获取原材料；
[0031]b、工件预制：按照设计图纸，将制备好的原材料进行预制，获得预制初支拱架1，并将柔性气囊21与用于超前拱部的锚管22组合，形成新型复合侧限膨胀的柔性锚管2；
[0032]c、隧道开挖：按照设计图纸进行隧道挖掘，并在开挖后架设预制的初支拱架1，并将新型复合侧限膨胀的柔性锚管2安装在预制的初支拱架1上，并形成超前管棚3进行支护；
[0033]d、循环使用：隧道初支封闭通过一段距离后，将柔性气囊21内部空气排出，并抽出柔性锚管2，然后迅速插入导管，通过塑性混凝土4对空眼孔进行回填砂浆，形成硬化围层以封闭围岩，柔性锚管2得以回收并可再次进行使用。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.暗挖隧道超前支护主动应力控制地层变形稳定方法，其特征在于：具体包括以下步骤：a、工程方案设计：按照工程需求设计施工图纸，并设计工件材料的尺寸，以及确定原材料数量和获取原材料；b、工件预制：按照设计图纸，将制备好的原材料进行预制，获得预制初支拱架(1)，并将柔性气囊(21)与用于超前拱部的锚管(22)组合，形成新型复合侧限膨胀的柔性锚管(2)；c、隧道开挖：按照设计图纸进行隧道挖掘，并在开挖后架设预制的初支拱架(1)，并将新型复合侧限膨胀的柔性锚管(2)安装在预制的初支拱架(1)上，并形成超前管棚(3)进行支护；d、循环使用：隧道初支封闭通过一段距离后，将柔性气囊(21)内部空气排出，并抽出柔性锚管(2)，然后迅速插入导管，通过塑性混凝土(4)对空眼孔进行回填砂浆，形成硬化围层以封闭围岩，柔性锚管(2)得以回收并可再次进行使用。2.根据权利要求1所述的暗挖隧道超前支护主动应力控制地层变形稳定方法，其特征在于：所述步骤c、隧道开挖：在实施过程中，预制初支拱架(1)架设完成后，在掌子面(5)拱部超前支护部位先引孔，然后在引孔内部放置新型复合侧限膨胀的柔性锚管(2)，再进行超前拱部柔性锚管(2)的安装，将柔性锚管(2)的一端锚固在预制初支拱架(1)上。3.根据权利要求2所述的暗挖隧道超前支护主动应力控制地层变形稳定方法，其特征在于：所述超前拱部柔性锚管(2)安装时，按照设计的间距设置，从预制初支拱架(1)的预留眼孔内插入围岩，并使得柔性气囊...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱善满，董文，余立龙，徐逸，刁天祥，
申请(专利权)人：保利长大海外工程有限公司，
类型：发明
国别省市：