[发明专利]软碎移动大偏压湿润炭质页岩隧道柔硬双层初支开挖方法

说明书

本发明公开一种软碎移动大偏压湿润炭质页岩隧道柔硬双层初支开挖方法，在开挖后初喷混凝土，减少掉块，保证了后续施工安全；另外，本发明在打设锁脚锚管时，在锁脚锚管上增设加固钢板，以增加锁脚锚管的抗拔力，与锚杆相配合，增加拱架的抗变形能力；铺设铁丝网，铁丝网安装简便快捷，快速封闭，且能够产生柔性变形，有效防止初支开裂；需要强调的是，本发明采用双层初支结构，支护强度高，可有效抵抗破碎岩顺层偏压蠕变应力，减少围岩变形，大大降低塌方风险，避免侵限返工，节约施工成本。

技术领域

本发明涉及隧道工程施工技术领域，特别是涉及一种软碎移动大偏压湿润炭质页岩隧道柔硬双层初支开挖方法。

背景技术

设计时速350公里/小时郑万高铁某双线隧道全长7827.3m，分进口、横洞、出口3个工区4个作业面施工，开挖断面约150m2，洞身通过地层为新滩组(S1x)砂质页岩，横洞大里程开挖揭示围岩呈灰黑色、灰色砂质、炭质页岩，受区域地质构造影响，岩体挤压破碎，节理裂隙发育，层间夹杂方解石脉，石脉呈环绕状发育：即随着正洞往大里程推进，方解石脉从隧道左侧逐渐向前斜移到顶部，再继续斜移到右侧，再向前斜移到底部，再到左侧，象蛇一样缠绕着隧道。方解石脉呈白色，开挖后露出遇空气风化崩解，遇水崩解破碎更快。夹方解石脉的炭质页岩变形量大，下沉和位移变化快，容易侵限，围岩自稳性极差，见图1，图1为现有施工方法中岩层夹杂方解石脉示意图，1为岩层夹杂方解石脉走向示意。

现有技术采用三台阶+临时仰拱法非爆开挖，按照新奥法初支承担主要围岩压力原理，按Vc初期支护参数施工，见图2、图3，图2为Vc初期支护参数示意图，图3为Vc初期支护示意图。具体包括：①超前支护：采用φ42mm超前小导管，外插角10～15°，长4.0m，纵向间距2.4m，每环根数50根，环向间距0.4m，注水泥浆。②初支结构：初喷4cm喷射混凝土+钢筋网片+I122a型钢钢架+复喷25cm喷射混凝土。初喷混凝土：C25混凝土，厚4cm。钢筋网片：采用φ8钢筋网格，网格间距20×20cm，搭接不少于1.5个网格。全环拱架：采用I122a型钢钢架，间距0.6m。拱架锁脚：采用φ42mm锁脚锚管，长4.5m，上、中、下拱脚各1组，1组2根。复喷混凝土：C25混凝土，复喷25cm。上述施工过程中，开挖后拱部、边墙掉块严重，初喷混凝土封闭效果差；挂网、立拱架和喷射混凝土初支结构完成后，岩体沿方解石脉软弱夹层，缓慢蠕变；造成初支开裂、变形、侵限，初支侵限后，换拱施工，费时费力、成本超耗严重。

因此，如何改变现有技术中，大断面隧道软碎湿润炭质页岩顺层移动大偏压，单层拱架初支结构易变形严重开裂、发生位移大范围侵限的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种软碎移动大偏压湿润炭质页岩隧道柔硬双层初支开挖方法，以解决上述现有技术存在的问题，使初期支护结构能够抵抗移动顺层偏压沿软弱夹层蠕变，提高施工质量和施工效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种软碎移动大偏压湿润炭质页岩隧道柔硬双层初支开挖方法，包括如下步骤：

步骤一、超前支护

采用中管棚和超前小导管综合支护，注浆；

步骤二、一次初支结构

开挖台阶后，初喷混凝土封闭开挖面和掌子面，铺设钢筋网，支立全环拱架，在台阶拱脚连接板上下各打设锁脚锚管，锁脚锚管具有能够增加抗拔力的加固钢板，复喷混凝土；

步骤三、二次初支结构

最下部台阶初支成环后，打设锚杆，整环铺设铁丝网，铁丝网通过锚杆加大锚垫板固定，铁丝网铺设完毕、锚杆和锚垫板安装完毕后，第三次喷射混凝土。