一种隧道富水花岗岩板岩互层断裂带施工方法技术

一种隧道富水花岗岩板岩互层断裂带施工方法，本通过采用超前地质预报、超前注浆堵水加固、超前支护、开挖、初喷混凝土、支立钢架、安装锚杆、安装钢筋网、复喷混凝土至设计厚度、围岩监控量测等方法，在隧道富水花岗岩板岩互层断裂带开挖支护圈形成由堵水加固圈、初期支护区形成的一组加固支护体系，有效预防了在隧道富水花岗岩板岩互层断裂带施工过程中极易引发拱顶坍塌、涌水突泥、大变形等安全事故，提升施工工效，降低施工成本。且通过超前注浆堵水加固后，掌子面出水大幅度减少，一方面减少隧道污水总量，缓解洞外污水处理压力；另一方面对于反坡排水隧道，减少了反坡排水水量，节省投资。投资。投资。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道富水花岗岩板岩互层断裂带施工方法


[0001]本专利技术涉及隧道工程施工
，具体为一种隧道富水花岗岩板岩互层断裂带施工方法。

技术介绍

[0002]随着我国铁路在青藏高原地区建设规模的日益扩大，高原地区地形起伏剧烈、区域工程地质复杂，山岭隧道穿越断层带，尤其是富水花岗岩砂板岩互层断裂带现象普遍，受构造影响，岩体较为破碎，施工过程中极易引发拱顶坍塌、涌水突泥、大变形等问题。目前，对断裂带的性质、宽度、填充物、含水性等探测方法存在局限性，断裂带施工方法不能有效控制隧道突泥涌水、坍塌、变形的发生严重影响施工安全和质量。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种隧道富水花岗岩板岩互层断裂带施工方法，解决现有施工方法对断裂带的性质、宽度、填充物、含水性等探测方法存在局限性，不能有效控制隧道突泥涌水、坍塌、变形的发生严重影响施工安全和质量的问题。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种隧道富水花岗岩板岩互层断裂带施工方法，其特征在于，步骤1、超前地质预报；通过地质调查大致的构造位置，利用物探法预报构造的范围，圈定可能的含水区域，采用钻探法进一步验证核实围岩破碎程度、含水量；步骤2、超前注浆堵水加固；通过超前地质预报手段判断掌子面前方是否存在突泥涌水风险，若存在，需采取超前超前注浆堵水加固，超前注浆注浆堵水施工顺序方案如下：
①
布孔；超前注浆就是要使浆液扩散到注浆周边范围内的所有岩层裂隙中，注浆孔的布置要以浆液扩散不出现空白为原则，据此根据设计注浆孔数量以隧道中轴为中心呈伞形布置；
②
钻孔；钻孔采用三臂凿岩台车，钻孔顺序先外后内，同一圈孔间隔施工；
③
孔口管安装及水压测定；注浆前在封堵墙安装孔口模袋作为孔口管，注浆前进行静水压测试；
④
制浆；采用集中制浆站制备普通纯水泥浆液，纯水泥浆液的搅拌时间：采用高速搅拌机搅拌，浆液在使用前过筛，利用专用管路输送至掌子面灌浆机组；
⑤
注浆；注浆顺序为先外圈后内圈，同一圈孔间隔施工，各孔均采取后退式注浆，若基岩破
碎易造成塌孔时，可采用前进式注浆；
⑥
注浆效果评价；对注浆过程中P
‑
Q
‑
t曲线进行分析，施工总注浆量反算出浆液填充系数；抽样钻探检验注浆质量，检查孔应根据现场情况随机抽取，重新成孔，不可利用既有注浆孔，对检查孔进行注浆，压力应很快上升，且进浆量很小；注浆效果评价满足要求，进行下一道工序。
[0005]⑦
补孔注浆；注浆效果评价不满足要求，则进行补孔注浆；步骤3、超前注浆堵水加固；步骤4、超前支护；步骤5、开挖：微台阶法大型机械化钻爆作业、无轨运输出渣、3D激光开挖质量检查步骤6、初喷混凝土：开挖完成后及时采用高性能喷射混凝土进行初喷混凝土，喷射时先填平岩面较大凹洼处，喷混凝土采用湿喷工艺；步骤7、支立钢架：在初喷混凝土面采用工字钢支护，多个单元工字钢沿初喷混凝土洞周面形成成环拱架支撑，沿工字钢外缘用混凝土预制块与初喷混凝土楔紧，并采用锁脚锚管与围岩固定；步骤8、安装钢筋网：在拱架外弧与围岩面之间设置钢筋网片，钢筋网片与拱架外弧翼缘及螺纹钢纵向连接筋牢固连接；步骤9、复喷混凝土至设计厚度：采用高性能喷射混凝土复喷混凝土至设计厚度，工字钢内弧翼缘喷射混凝土保护层；步骤10、安装锚杆：在复喷混凝土面钻设锚杆孔，锚杆孔采用梅花形布置，拱部采用低预应力树脂中空注浆锚杆，边墙采用水泥药卷锚杆；步骤11、围岩监控量测：支护时读取初始数据，并根据现场情况及时调整监控量测项目和内容。
[0006]所述的超前地质预报包括：a、地质调查法根据隧道已有勘察资料、地表补充地质调查资料和隧道内地质素描，通过地层层序对比、地层分界线及构造线地下和地表相关性分析、断层要素与隧道几何参数的相关性分析、临近隧道内不良地质的可能前兆分析等，利用常规地质理论、地质作图和趋势分析等，推测工作面前方可能揭示的地质情况；b、弹性波反射法利用人工激发的地震波、声波在不均匀地质体中所产生的的反射波特性预报隧道开挖工作面前方地质情况；c、地质雷达探测利用电磁波在隧道开挖工作面前方岩体中的传播及反射，根据传播速度和反射脉冲波走时进行超前地质预报；d、超前地质钻探利用钻机在隧道开挖工作面进行钻探获取地质信息；e、加深炮孔探测利用凿岩台车在隧道开挖作业面钻小孔径浅孔获取地质信息。
[0007]所述的超前地质预报（1）在取芯洞室内采取泄压钻杆共工具和多层管取芯技术进行长距离定向钻靶向取芯，套管直径为95mm，上仰孔进速度1.276～2.28m/h，下斜孔钻进速度1.06m/h。
[0008]所述的超前注浆堵水加固（2）中孔口管为一种模袋注浆装置，注浆材料为水泥水玻璃双液浆，水泥浆：水玻璃浆液=1:0.8，单孔有效扩散半径为2m，孔底间距2.5m，注浆压力3.5～4Mpa，注浆泵的扬程需达到设计注浆压力的1.5倍。
[0009]所述的开挖（4）采用微台阶法开挖作业，台阶长度为3～5m，上台阶高度约6～8m，
下台阶高度约3～5m，台阶里面坡度大于1:0.1。
[0010]所述的初喷混凝土（5）、复喷混凝土至设计厚度（8）采用湿喷工艺，强度等级不低于 C30，8小时强度不低于10MPa，24小时强度不低于15MPa。
[0011]所述的支立钢架（6）中钢架在两侧边墙脚各设置2根长度3m
×
φ42锁脚锚管与围岩固定，锁脚锚管的设置角度和方向需结合岩层倾角及走向、节理发育方向等确定；工字钢纵向间距80cm，相邻两榀工字钢之间采用Φ22螺纹钢纵向连接，连接筋环向设置间距1.0m；边墙脚垫槽钢并焊接牢固。
[0012]所述的安装锚杆（7）锚杆孔采用梅花形布置，间距1.2m
×
1.2m（环
×
纵），拱部采用3.5m长φ25低预应力树脂中空注浆锚杆，采用树脂锚固剂进行锚固，锚固段长度1m，自由段注M20水泥砂浆，注浆压力不小于0.2Mpa，使用电子扭矩扳手施加预应力，扭矩参数为679N
•
m；边墙采用Φ22水泥药卷锚杆，采用速凝水泥药卷进行锚固。
[0013]所述的围岩监控量测（10）中量测断面间距按照5m设置，监测点通过钻孔埋设，钻孔预埋件深入围岩最小长度不小于20cm，并与围岩连为一体，预埋件外露长度不大于5cm，监测点采用带瞄准标志的反射膜片作为监测点标靶，反射膜片粘附在打入围岩的预埋件上。
[0014]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过采用超前地质预报、超前注浆堵水加固、超前支护、开挖、初喷混凝土、支立钢架、安装锚杆、安装钢筋网、复喷混凝土至设计厚度、围岩监控量测等方法，在隧道富水花岗岩板岩互层断裂带开挖支护圈形成由堵水加固圈、初期支护区形成的一组加固支护体系，有效预防了在隧道富水花岗岩板岩互层断裂带施工过程中极易引发拱顶坍塌、涌水突泥、大变形等安全事故，提升施工工效，降低施工成本。且通过超前注浆堵水加固后，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道富水花岗岩板岩互层断裂带施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、超前地质预报；通过地质调查大致的构造位置，利用物探法预报构造的范围，圈定可能的含水区域，采用钻探法进一步验证核实围岩破碎程度、含水量；步骤2、超前注浆堵水加固；通过超前地质预报手段判断掌子面前方是否存在突泥涌水风险，若存在，需采取超前超前注浆堵水加固，超前注浆注浆堵水施工顺序方案如下：
①
布孔；超前注浆就是要使浆液扩散到注浆周边范围内的所有岩层裂隙中，注浆孔的布置要以浆液扩散不出现空白为原则，据此根据设计注浆孔数量以隧道中轴为中心呈伞形布置；
②
钻孔；钻孔采用三臂凿岩台车，钻孔顺序先外后内，同一圈孔间隔施工；
③
孔口管安装及水压测定；注浆前在封堵墙安装孔口模袋作为孔口管，注浆前进行静水压测试；
④
制浆；采用集中制浆站制备普通纯水泥浆液，纯水泥浆液的搅拌时间：采用高速搅拌机搅拌，浆液在使用前过筛，利用专用管路输送至掌子面灌浆机组；
⑤
注浆；注浆顺序为先外圈后内圈，同一圈孔间隔施工，各孔均采取后退式注浆，若基岩破碎易造成塌孔时，可采用前进式注浆；
⑥
注浆效果评价；对注浆过程中P
‑
Q
‑
t曲线进行分析，施工总注浆量反算出浆液填充系数；抽样钻探检验注浆质量，检查孔应根据现场情况随机抽取，重新成孔，不可利用既有注浆孔，对检查孔进行注浆，压力应很快上升，且进浆量很小；注浆效果评价满足要求，进行下一道工序；
⑦
补孔注浆；注浆效果评价不满足要求，则进行补孔注浆；步骤3、超前注浆堵水加固；步骤4、超前支护；步骤5、开挖：微台阶法大型机械化钻爆作业、无轨运输出渣、3D激光开挖质量检查步骤6、初喷混凝土：开挖完成后及时采用高性能喷射混凝土进行初喷混凝土，喷射时先填平岩面较大凹洼处，喷混凝土采用湿喷工艺；步骤7、支立钢架：在初喷混凝土面采用工字钢支护，多个单元工字钢沿初喷混凝土洞周面形成成环拱架支撑，沿工字钢外缘用混凝土预制块与初喷混凝土楔紧，并采用锁脚锚管与围岩固定；步骤8、安装钢筋网：在拱架外弧与围岩面之间设置钢筋网片，钢筋网片与拱架外弧翼缘及螺纹钢纵向连接筋牢固连接；步骤9、复喷混凝土至设计厚度：采用高性能喷射混凝土复喷混凝土至设计厚度，工字钢内弧翼缘喷射混凝土保护层；步骤10、安装锚杆：在复喷混凝土面钻设锚杆孔，锚杆孔采用梅花形布置，拱部采用低
预应力树脂中空注浆锚杆，边墙采用水泥药卷锚杆；步骤11、围岩监控量测：支护时读取初始数据，并根据现场情况及时调整监控量测项目和内容。2.根据权利要求1所述的一种隧道富水花岗岩板岩互层断裂带施工方法，其特征在于，所述的超前地质预报包括：a、地质调查法根据隧道已有勘察资料、地表补充地质调查资料和隧道内地质素描，通过地层层序对比、地层分界线及构造线地下和地表相关性分析、断层要素与隧道几何参数的相关性分析、临近隧道内不良地质的可能前兆分析等，利用...

【专利技术属性】
技术研发人员：王仲达，吴燕升，沈海瑞，
申请(专利权)人：中铁十二局集团第四工程有限公司，
类型：发明
国别省市：