[发明专利]一种隧道超前大管棚探测及处治溶洞施工方法

说明书

本发明涉及隧道超前支护措施施工技术领域，具体涉及一种隧道超前大管棚探测及处治溶洞施工方法，包括如下步骤：(1)在隧道内开设管棚孔，所述管棚孔包括探测孔和加固孔，所述探测孔和加固孔按照既定的排列方式布置于隧道拱部；(2)所述探测孔及加固孔均在隧道拱部沿隧道开挖方向钻孔，在探测孔钻探过程中，记录钻孔的钻速及绘制钻孔信息展布图，与现有技术相比，本发明的有益效果是：本方法针对隧道前方有大型无水充填溶洞的地质特征与技术现状，明确了超前大管棚首先需定位溶洞、然后再加固溶洞的功能定位，将管棚孔分为两种类型，即探测孔与加固孔。

技术领域

本发明涉及隧道超前支护措施施工技术领域，具体涉及一种隧道超前大管棚探测及处治溶洞施工方法。

背景技术

岩溶发育地层隧道揭露大型无水充填溶洞极易发生洞内坍塌、充填物突涌、地表塌陷等地质灾害，给生命财产造成极大的损失。目前，针对此种地质灾害，隧道施工的常用手段是利用长距离与短距离综合物探方法的超前地质预报结果作为处治依据，采用超前大管棚措施进行超前处治。但实际工程应用时，超前地质预报结果不能准确提供溶洞类型、规模及空间位置等重要信息，超前大管棚难以确定施作里程和区域，只能尽早的在隧道拱部范围大面积施作大管棚，大幅减慢了施工速度并增加了工程成本。

由于没有更为可靠的办法，目前施工单位在施工时仅当掌子面揭露溶洞且结合超前地质预报结果判断溶洞规模较大、充填物稳定性差，才进行超前大管棚施作，该种做法不能保证足够的防突岩盘厚度，常导致隧道施工过程中掌子面揭露或未揭露的大型无水溶洞发生大规模塌方或充填物突涌灾害，处治大型无水充填溶洞效果甚微。

现有的钻探法探测超前地质是利用钻机在隧道掌子面向四个方向放射状的钻4～6个孔，适用于富水岩溶隧道，主要用于探测前方地层的水体赋存情况，获取的信息主要是地下水的水压与水量，不能获得前方溶洞的规模及具体位置等参数，例如专利号为201710046172.6，专利名称为“隧道岩溶水探测处治方法”的专利所公开的钻探法，是一种解决现有隧道岩溶水容易阻碍施工和造成人员伤亡的施工方法，并不适用于探测处治大型的无水充填溶洞或填充物质为淤泥等粘稠物溶洞。

因此，开发一种新隧道超前大管棚探测及处治溶洞施工方法，不但具有迫切的研究价值，也具有良好的经济效益和工业应用潜力，这正是本发明得以完成的动力所在和基础。

发明内容

为了克服上述所指出的现有技术的缺陷，本发明人对此进行了深入研究，在付出了大量创造性劳动后，从而完成了本发明。

具体而言，本发明所要解决的技术问题是：提供一种隧道超前大管棚探测及处治溶洞施工方法，利用超前大管棚措施准确确定隧道前方需要加固的区域，合理控制超前加固的工程量与施工速度，提高超前大管棚措施的经济性，并且利用超前大管棚的棚护作用增强前方大型无水充填溶洞的稳定性，预防大型无水充填溶洞充填物失稳引发洞内掩埋、洞外塌陷灾害。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种隧道超前大管棚探测及处治溶洞施工方法，包括如下步骤：

(1)在隧道内开设管棚孔，所述管棚孔包括探测孔和加固孔，所述探测孔和加固孔按照既定的排列方式布置于隧道拱部；

(2)所述探测孔及加固孔均在隧道拱部沿隧道开挖方向钻孔，在探测孔钻探过程中，记录钻孔的钻速及绘制钻孔信息展布图；

(3)由探测孔钻孔的钻速及钻孔信息展布图确定应加固区的范围及位置；

(4)由加固区的位置及范围确定加固孔的深度、孔径、环向间距及外插角的设计参数；

(5)加固区内的加固孔或探测孔安装管棚并注浆；

(6)掌子面开挖。

在本发明中，作为一种改进，所述步骤(1)中的排列方式为：