[发明专利]一种隧道初期支护侵限段换拱施工方法

说明书

本发明公开了一种隧道初期支护侵限段换拱施工方法，首先利用铣挖机拆除初期支护侵限段已被破坏的拱架并重新开挖初期支护侵限段围岩，然后在初期支护侵限段的换拱部位打入超长纤维锚杆，并利用注浆设备对换拱部位处的破裂围岩进行注浆加固，再调节可伸缩拱架至换拱拱架所需的长度，将原有拱架与可伸缩拱架的两端连接固定，闭合成环，最后喷射混凝土即完成换拱操作。本发明不仅可实现机械拆除初期支护及开挖围岩，减少围岩扰动，还能够一边拆拱一边换拱，新旧拱架快速闭合成环，极大提高换拱效率。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体是一种隧道初期支护侵限段换拱施工方法。

背景技术

随着我国隧道工程的快速发展，在复杂地区修建的隧道越来越多，特别是在软弱破裂围岩隧道的修建过程中，由于断层、局部地下水以及地应力等因素影响，导致隧道断面局部初期支护变形过大，侵入隧道限界，不仅严重威胁隧道施工安全，还会导致后续二衬无法施做，无法保证隧道内净空，故需要对初期支护侵限段进行拆除以及更换。

为解决初期支护变形过大侵入隧道限界问题(侵限)，需要对侵限范围内的初期支护进行拆除并开挖围岩至设计轮廓，然后进行更换(换拱)。传统换拱方法为保证换拱期间围岩稳定，多通过爆破方法纵向拆除0.5-1m初期支护且重新更换初期支护后再次进行下一段的拆除，该方法施工效率低下，且爆破拆除初支过程中容易导致围岩失稳坍塌，威胁施工安全。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种隧道初期支护侵限段换拱施工方法，不仅可实现机械拆除初期支护及开挖围岩，减少围岩扰动，还能够一边拆拱一边换拱，新旧拱架快速闭合成环，极大提高换拱效率。

本发明的技术方案为：

一种隧道初期支护侵限段换拱施工方法，具体包括有以下步骤：

(1)、利用铣挖机拆除初期支护侵限段已被破坏的拱架并重新开挖初期支护侵限段围岩从而形成新的隧道轮廓；

(2)、在初期支护侵限段的换拱部位打入超长纤维锚杆，超长纤维锚杆的外端部伸入围岩破裂区域；

(3)、利用注浆设备对换拱部位处的破裂围岩进行注浆加固，进一步改善围岩环境，提高围岩自承能力；其中，注浆加固根据隧道类型分为浅埋隧道注浆加固和深埋隧洞注浆加固；

所述的浅埋隧道注浆加固的范围由公式(1)-(5)计算得到：

注浆区域宽度B：

注浆区域高度h_o：

其中，公式(1)中的

注浆厚度L：

其中，k为塌落系数，根据多个侵限隧道统计取值，土质取值为1.5-3，岩质取值0.5-1.5；指代内摩擦角；K指土体侧压力系数；H指代拱顶离地面的埋置深度；D指代隧道直径，非圆形隧道按照最大跨度转变为圆形进行取值；

所述的深埋隧洞注浆加固的范围由公式(6)-(9)计算得到：

隧道径向应力σ_r：

环向应力σ_θ：

其中，

注浆理论厚度t：

实际注浆厚度T＝at，a为注浆折减系数，侵限范围小于全环的1/3，a取0.5-0.6；侵限范围为全环2/3-1，a取0.6-0.8；侵限范围为全环侵限，a取0.8-1.2；