[实用新型]碎屑流地层隧道稳定性控制施工结构

说明书

技术领域

本实用新型属于隧道施工技术领域，尤其是涉及一种碎屑流地层隧道稳定性控制施工结构。

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，隧道施工过程中稳定性控制至关重要。因而，需设计一种结构简单、设计合理且施工简便、使用效果好的碎屑流地层隧道稳定性控制施工结构，能有效控制碎屑流地层隧道的稳定性，安全系数高，且施工难度较小，施工工期短。

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，提供一种碎屑流地层隧道稳定性控制施工结构，其结构简单、设计合理且施工简便、使用效果好，能有效控制碎屑流地层隧道的稳定性，安全系数高，且施工难度较小，施工工期短。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种碎屑流地层隧道稳定性控制施工结构，其特征在于：包括对所施工隧道进行超前支护的超前支护结构、用于降低所施工隧道的掌子面前方碎屑流地层的水头压力的超前排水通道和对所施工隧道的掌子面进行封堵的封堵墙，所述封堵墙位于所述掌子面后侧；

所述超前支护结构包括对所施工隧道的拱墙进行支护的管棚超前支护结构和超前小导管注浆加固结构；所述管棚超前支护结构包括多个沿所施工隧道的开挖轮廓线由左至右布设的管棚注浆管，多个所述管棚注浆管均位于所施工隧道的同一横断面上且其长度均为15m～25m，所述管棚注浆管为钢管且其外径为Φ100mm～Φ120mm；多个所述管棚注浆管包括一个位于所施工隧道的隧道中心线上的中部钢管、多个均位于所述隧道中心线左侧的左侧钢管和多个均位于所述隧道中心线右侧的右侧钢管，多个所述左侧钢管和多个所述右侧钢管呈对称布设；所述超前小导管注浆加固结构包括多个沿所施工隧道的开挖轮廓线由左至右布设的超前注浆管，多个所述超前注浆管均位于所施工隧道的同一横断面上且其长度均为6m～10m，所述超前注浆管为管壁上开有多个注浆孔的钢花管且其外径为Φ38mm～Φ45mm；所述管棚注浆管与超前注浆管呈交错布设；多个所述管棚注浆管和多个所述超前注浆管的外插角均不大于15°；

所述超前排水通道包括多个由左至右布设在所施工隧道拱部上方的第一超前排水管和多个由左至右布设在所施工隧道拱部上方的第二超前排水管，多个所述第一超前排水管分别位于多个所述第二超前排水管上方；多个所述第一超前排水管和多个所述第二超前排水管均为由后向前逐渐向上倾斜的钢管，多个所述第一超前排水管和多个所述第二超前排水管的前端均伸入至碎屑流地层内；所述第一超前排水管和第二超前排水管的外插角均为40°～50°，所述第一超前排水管的外径为Φ100mm～Φ120mm，所述第二超前排水管的外径为Φ38mm～Φ45mm。