[发明专利]基于全断面施工软弱破碎围岩工作面加固方法

说明书

本发明提供了一种基于全断面施工软弱破碎围岩工作面加固方法，包括以下步骤：S100根据软弱破碎围岩的地质资料和地质调查情况，针对不同的围岩等级制订相应的加固方案，加固方案包括开挖前的超前预加固和开挖后的二次加固；S200对施工工作面的围岩进行预测，评估围岩等级，根据围岩等级选择对应的加固方案，并先实施超前预加固；所述超前预加固包括设置管棚，安装小导管，进行注浆；S300进行隧道全断面施工，出渣后实施二次加固；所述二次加固包括设置锚杆，进行二次注浆，喷混凝土。本发明通过制订包括开挖前超前预加固和开挖后二次加固两步加固方式的加固方案，先增强围岩稳定性，再实施开挖，开挖后又加固，可以提高施工安全性，有效保障施工的进行。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，特别涉及一种基于全断面施工软弱破碎围岩工作面加固方法。

背景技术

全断面施工法又称全断面掘进法，是指在整个断面上向前推进的隧道施工方法，即按巷(隧)道设计开挖断面，一次开挖到位的施工方法。全断面开挖主要有三种方式：新奥地利全断面开挖法、护板全断面开挖法和掘进机护板全断面开挖法。全断面开挖法施工操作比较简单，主要工序为：使用移动式钻孔台车，首先全断面一次钻孔，并进行装药连线，然后将钻孔台车后退到50m以外的安全地点，再起爆，一次爆破成型，出渣后钻孔台车再推移至开挖面就位，开始下一个钻爆作业循环。同时，进行初期支护，铺设防水隔离层(或不铺设)，进行二次筑模衬砌。这种方法作业集中，便于管理，通风条件好，轨道管线可一次铺成，对提高施工机械化程度和工效有利，优点是施工场地开阔、出渣方便、掘进速度快。该方法一般适用于围岩稳定、节理不发育、不需临时支护、高度不大的硐室掘进施工；可用于I级、Ⅱ级围岩岩巷施工，或Ⅲ级围岩的中小跨度岩巷；对于Ⅳ级围岩中跨度岩巷和Ⅲ级围岩大跨度岩巷，在采用了有效的预加固措施后，也可以采用全断面法掘进。

目前，由于岩土控制变形分析法施工技术的应用和施工机械的开发，选择施工方法已不完全取决于地质条件，即使在地质条件较弱的岩土进行隧道施工，也有向采用全断面法发展趋势。

对于软弱破碎围岩的隧道工程，具有围岩多风化破碎，具有稳定性差、受力复杂等特点，容易形成软弱围岩大变形等地质灾害，隧道修建难度大，风险大，施工中极易塌方和变形，围岩受力复杂偏压普遍存在，围岩和支护结构应力分布及变形情况复杂，设计与施工中均存在着诸多困难，稍有不慎，就会造成塌方等安全事故发生，直接导致耗费大量人力、物力，拖延工期，给工程建设造成极大的困难。如果选择采用全断面法施工，必须进行相应的工作面加固，控制风险，预防发生安全事故，才能保障隧道施工的顺利进行和作业人员的人身安全，为此，本发明提供了一种基于全断面施工软弱破碎围岩工作面加固方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于全断面施工软弱破碎围岩工作面加固方法，包括以下步骤：

S100根据软弱破碎围岩的地质资料和地质调查情况，针对不同的围岩等级制订相应的加固方案，加固方案包括开挖前的超前预加固和开挖后的二次加固；

S200对施工工作面的围岩进行预测，评估围岩等级，根据围岩等级选择对应的加固方案，并先实施超前预加固；所述超前预加固包括设置管棚，安装小导管，进行注浆；

S300进行隧道全断面施工，出渣后实施二次加固；所述二次加固包括设置锚杆，进行二次注浆，喷混凝土。

可选的，在S100步骤中，建立隧道的掌子面水平条分模型，进行加固方案模拟，采用极限平衡理论对掌子面稳定性进行分析，根据分析对加固方案进行优化调整。

可选的，在S100步骤中，建立掌子失稳破坏模型，进行超前预加固模拟，采用极限分析上限定理，进行未支护及超前预加固的稳定性对比和分析，根据分析对超前预加固进行优化调整。

可选的，在S100步骤中，对同一等级围岩制订多个加固方案，建立隧道的掌子面水平条分模型和掌子失稳破坏模型，分别对各加固方案进行模拟，根据模拟进行综合分析，选择最优加固方案。