[实用新型]一种穿越碎屑流地层隧道施工用掌子面封堵墙有效

专利信息
申请号: 201520754283.9 申请日: 2015-09-25
公开(公告)号: CN205013010U 公开(公告)日: 2016-02-03
发明(设计)人: 任少强;杨文宣;谢江胜;王平安;崔文镇;杨星智;杨立燃 申请(专利权)人: 中铁二十局集团有限公司
主分类号: E21D11/10 分类号: E21D11/10;E21D11/38;E21D21/00;E21F17/103
代理公司: 西安创知专利事务所 61213 代理人: 谭文琰
地址: 710016 陕*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 穿越 碎屑 地层 隧道 施工 用掌子面 封堵
【说明书】:

技术领域

实用新型属于隧道施工技术领域,尤其是涉及一种穿越碎屑流地层隧道施工用掌子面封堵墙。

背景技术

碎屑体是指在地质构造运动中形成的以碎屑状的颗粒石、角砾土和黏土、水组成的高密度混合物,被封闭于围岩腔体之中,常常呈有压状态。隧道碎屑流是一种“地下泥石流”,是指当隧道掘进过程中,穿越断层破碎带富水软弱围岩、充填洞穴岩溶、侵入岩接触带时突然引发碎屑体瞬间大规模突涌、流变,淤塞掌子面,甚至引发围岩大变形、大塌方等工程地质灾害。其破坏力极强,给施工带来巨大安全风险。碎屑流一般蕴藏于地层深处、构造断层带之间,呈带压力的封闭腔体,其工程性质与周围其他岩体有显著差异,具有断层交叉面宽、断层泥较厚、富水节理发育、岩体极破碎、局部有拖拉和牵引现象等特征。碎屑流降低了围岩的自稳能力,隧道开挖后应力重分布,导致隧道周边碎屑物质失去支撑,再加上地下水突涌,破碎岩体夹杂大量砂石、粘土等碎屑物质被水流冲出,引起掌子面淤塞、淹埋等安全事故。

隧道碎屑流是大范围内碎屑体的突发性失稳破坏。在断层富水地层中开挖隧道,围岩被断层破碎带以及节理和裂隙互相切割,形成破碎松散体,以角砾石、碎屑和黏土、砂土为主。隧道开挖前,这些结构体处于自然平衡状态,隧道开挖后,由于内部积聚的压力释放和水压的作用,使得结构体失去稳定,从而导致隧道其他块体变形和坍塌,从而与含水构造连通,引发隧道碎屑流突涌,淤塞隧道。与滑坡相比,碎屑流无明显整体的滑动面,是一种碎屑、颗粒及水介质的流动、流变;不同于泥石流的是,碎屑流以颗粒运动为主体,液体在整个运动中相对影响较小。因而,碎屑流具有变形时间长、破环影响范围广、突发性强、预判难、超前支护困难等特点。如对兰新高铁线中的祁连山隧道进行施工时,海拔为3610m,位于青藏高原东北边缘的祁连山之间,工程地质构造复杂,切割深度大,地壳变动强烈,构造、地层复杂,气候干燥,风化强烈,这些特点导致岩体破碎,并且断层带分布较多,其断层碎屑体发育无可循规律,发育规模、蕴藏位置、对工程危害等都不可预见,属于易发生碎屑流的地层(即碎屑流地层),施工难度非常大。

对碎屑流地层进行隧道施工时,探明碎屑流位置和范围后,理想的作法是开挖至安全岩盘的边沿后进行超前支护以达到加固目的,但由于碎屑流往往呈不规则形状,多数情况会被局部打开并涌出,当涌出面逐步垮塌扩大时,安全风险增大且处理难度巨增,极易酿成安全事故,需花费很长时间才能封堵加固完成。因而,需设计一种结构简单、设计合理且施工简便、使用效果好的穿越碎屑流地层隧道施工用掌子面封堵墙,超前支护之前,能对掌子面进行及时、有效封堵,有效防止掌子面发生碎屑流突涌情况。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种穿越碎屑流地层隧道施工用掌子面封堵墙,其结构简单、设计合理且施工简便、使用效果好,超前支护之前,能对掌子面进行及时、有效封堵,有效防止掌子面发生碎屑流突涌情况。

为解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案是:一种穿越碎屑流地层隧道施工用掌子面封堵墙,其特征在于:包括位于所施工隧道的掌子面后侧的混凝土墙体,所述混凝土墙体的厚度为1.5m~2.5m;所述混凝土墙体分为上部墙体和位于所述上部墙体正下方且伸入至所述掌子面下方的下部墙体,所述上部墙体的横截面结构和尺寸均与所述掌子面的结构和尺寸相同,所述下部墙体的高度为0.5m~1.2m;所述上部墙体的外侧设置有一排或多排锚入所施工隧道周侧岩层内的第一锚杆,多排所述第一锚杆沿混凝土墙体的厚度方向由前至后进行布设;每排所述第一锚杆均包括多道沿所施工隧道的开挖轮廓线由左至右布设的第一锚杆,多道所述第一锚杆均布设在所施工隧道的同一横断面上;所述混凝土墙体前侧设置有多道锚入所述掌子面前方岩层内的第二锚杆,多道所述第二锚杆均沿所施工隧道的纵向延伸方向进行布设;多道所述第一锚杆的内端均锚入混凝土墙体内,多道所述第二锚杆的后端均锚入混凝土墙体内,且所述第一锚杆和第二锚杆锚入混凝土墙体内的长度均不小于0.5m。

上述一种穿越碎屑流地层隧道施工用掌子面封堵墙,其特征是:所述上部墙体的外侧设置有两排所述第一锚杆。

上述一种穿越碎屑流地层隧道施工用掌子面封堵墙,其特征是:所述混凝土墙体的厚度为2m。

上述一种穿越碎屑流地层隧道施工用掌子面封堵墙,其特征是:所述第一锚杆的长度为3m~4m,所述第二锚杆的长度为1.5m~2.5m。

上述一种穿越碎屑流地层隧道施工用掌子面封堵墙,其特征是:所述第一锚杆和第二锚杆锚入混凝土墙体内的长度均为1m。

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