[发明专利]软岩隧道长悬臂水平旋喷变形控制施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种隧道和地下工程施工方法，特别涉及一种隧道和地下工程软弱围岩超前预加固和开挖施工方法。

背景技术

在软弱破碎地层中进行隧道和地下工程施工，容易出现围岩大变形、工作面坍塌等安全问题以及施工进度缓慢、工效极低的技术问题。为了保证隧道及地下工程的施工安全，目前业内采用的软岩隧道施工方法有以下三种。

一种是多步CRD法，此方法虽在一定程度上降低施工风险，但是临时支撑繁多，耗费物资，工序复杂，进度缓慢。在软弱围岩施工中，拆除临时支撑时容易发生初支变形，并且二次衬砌施工受临时支撑拆除进度制约，无法及时跟进。各台阶安全步距叠加过长，仰拱与二衬滞后，存在安全隐患。

一种是双侧壁导坑法，此方法虽能减轻对围岩的扰动，避免应力集中引起变形，但施工断面狭小，大型机械无法进驻，人工出渣运距较长，浪费人力，降低工效，并且由于施工进度极其缓慢，没有遵循软弱围岩快挖快支的原则，难以控制软弱围岩的整体下沉变形。

一种是传统水平旋喷法，此方法超前支护效果不理想，施做一根18米的旋喷桩需要近24小时，桩径大多小于60cm，旋喷一个断面的时间长达1～2个月，且经常出现断桩、不咬合、桩缩径等问题，难以满足开挖施工要求。

如中国专利申请200910227790.6号公开的一种煤矿井下平斜巷管棚预注浆超前支护施工工艺，包括以下步骤：(1)止浆墙的施工；(2)管棚钻孔施工包括布孔，造孔；(3)管棚钻孔洗孔施工；(4)管棚安装施工；(5)管棚预注浆施工；(6)然后按照步骤(2)～(5)循环，施工一个管棚孔，安装一个孔，注浆一个孔，直至注浆结束；工作面管棚预注浆9m，掘进6m、预留3m超前距或者掘进7m、预留2m超前距；向前掘进后，再次管棚预注浆时，按步骤(2)～(5)施工时，不再施工止浆墙，在工作面迎头直接喷射混凝土即可，直至巷道施工完该区段为止。该专利申请的超前支护施工工艺具有如下缺点或不足：(1)、工艺顺序为钻孔、洗孔、退出钻杆、安装管棚、安装注浆管路、注浆，其中浆液在管棚的近端注入，从管棚的远端流出并顺着钻孔回流，从而，洗孔是其必不可少的步骤，因为根据该工艺，若不洗孔就无法顺利的安装管棚，但洗孔步骤将增加成本和工时；(2)、此外，由于浆液是从管棚的近端注入，从管棚的远端流出并顺着钻孔回流，因此只能依靠监测压力来判断是否注浆成功，但难以确保中间不出现中断或薄弱区，可能导致出现断桩、不咬合、桩缩径等问题，难以满足开挖施工要求；(3)、另外，需要在施工近端布置法兰盘、封孔器、胶垫等密封装置来确保注浆的压力，这又将增加工时和成本，而且还会出现跑浆、漏浆的情形；(4)、由于未对核心土进行预加固，隧道在开挖时容易产生掌子面挤压变形、洞身预收敛以及收敛变形大的情形。

又如中国专利申请200810301261.1号公开的一种隧道超前支护风循环钻进施工方法，施工步骤如下：先安装钻具，然后将钻具沿轨道移到指定孔位，根据隧道方位线调整钻具的方位角，使钻具与隧道方位线平行，将钻机与机架紧固。继而开启空气压缩机，风压控制在0.4MPa以上，然后开启钻机，使钻杆向土体匀速钻进，压缩空气经钻管内腔送到钻头部位，风冷钻头，并将钻屑通过钻管与土体之间的隙缝吹出钻孔之外。在钻头内部可安装导向钻进装置。最后终孔注浆，注浆管向钻管内腔压注水泥浆，水泥浆对钻管内腔和钻管外的环状间隙进行充填及压注，再转入下一孔位施工。根据该专利申请的工艺，钻管和钻头在一次性使用后作为管棚留在了钻孔内与桩体形成为一体，造成了资源的浪费，并且，由于其也属于先在钻孔内设置“管棚”再从管棚注浆的工艺和未对核心土加固，因此也具有中国专利申请200910227790.6号的上述缺点(2)、(3)、(4)。

又如中国专利申请201120212058.4号公开的一种铁路隧道深埋富水软弱带围岩大口径水平管幕超前支护构造，能够在纵向提供强有力的支撑，有效阻隔地下水，防止发生管涌导致大规模涌水突泥，保证施工安全。它包括沿隧道开挖轮廓线设置大口径水平管幕10，该大口径水平管幕10包括间隔设置混凝土桩12，以及设置在相邻两混凝土桩12之间且与之形成咬合的钢管混凝土桩11。该专利申请也属于先在钻孔内设置“管棚”再从管棚注浆的工艺和未对核心土加固，因此也具有中国专利申请200910227790.6号的上述缺点(2)、(3)、(4)。