[发明专利]控制高地应力软岩隧道变形的施工方法

说明书

本发明公开了一种控制高地应力软岩隧道变形的施工方法，其包括以下步骤：1)采用三台阶带仰拱法掘进掌子面，并每循环对掌子面以及开挖出来的隧道洞拱部、拱墙喷砼封闭；2)架设初期支护拱架，打设锁脚锚杆，安装钢筋网片，喷射混凝土，完成第一层初期支护施工；3)在第一层初期支护上打设系统锚杆，铺设钢筋网，利用系统锚杆的锚垫板压紧钢筋网以使钢筋网紧贴第一层初期支护，喷射混凝土，完成第二次初期支护施工，随后采用常规工艺进行仰拱填充以及拱墙二次衬砌，即完成施工。本发明通过抗放结合，避免应力集中造成的初期支护剪切破坏，达到初期支护体系均匀受力，减缓变形速率，以及避免拆换拱造成工期、成本的损失和安全事故。

技术领域

本发明属于隧道施工领域。更具体地说，本发明涉及一种控制高地应力软岩隧道变形的施工方法。

背景技术

目前国内外隧道工程中，所遇到的大变形不良地质问题较多，而大变形问题一直是困扰隧道施工的首要难题，尤其是高地应力围岩大变形给工程施工带来极大的困难。如中义隧道自2016年开年以来，遇高地应力围岩大变形，由于前期认识不到位，导致初支全部侵限，换拱率达100％，部分地段还进行了二次换拱，月平均进度不到20米，以致工期严重滞后，成本巨额亏损。为了解决大变形给隧道施工带来的问题和确保围岩稳定及作业安全，针对大变形工程现象进行了许多实验性的和工程性的研究，并在工程施工过程中采取了许多措施，如通常会在开挖后打设系统锚杆，但随着钻机的扰动和暴露时间的延长，围岩会持续坍塌掉块，存在安全隐患。因此，设计一种适于该地质情况的施工方法，具有很重要的意义。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种控制高地应力软岩隧道变形的施工方法，其通过抗放结合，避免应力集中造成的初期支护剪切破坏，达到初期支护体系均匀受力，减缓变形速率，避免拆换拱造成工期、成本的损失和安全事故。

为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种控制高地应力软岩隧道变形的施工方法，其包括以下步骤：

1)采用三台阶带仰拱法掘进掌子面，并每循环对掌子面以及开挖出来的隧道洞拱部、拱墙喷砼封闭；

2)架设初期支护拱架，打设锁脚锚杆，安装钢筋网片，喷射混凝土，完成第一层初期支护施工；

3)在第一层初期支护上打设系统锚杆，铺设钢筋网，利用系统锚杆的锚垫板压紧钢筋网以使钢筋网紧贴第一层初期支护，喷射混凝土，完成第二次初期支护施工，随后采用常规工艺进行仰拱填充以及拱墙二次衬砌，即完成制高地应力软岩隧道变形的施工。

优选的是，步骤1)开挖过程中，采用铣挖法为主，局部爆破为辅的开挖方法，以减少掌子面围岩扰动。

优选的是，步骤3)施工前，检测围岩松弛变形是否将初期支护背后的空隙填满，若围岩松弛变形并已将初期支护背后空隙填满，且累计变形≤1/3-1/2预留变形量时，进行步骤3)施工。

优选的是，步骤1)中，初喷砼的厚度为4-5cm。

优选的是，第一层初期支护拱架为型钢钢架，型钢钢架采用HW175×175型钢，型钢钢架各单元在洞外预制，洞内组装，架设在隧道的拱墙、边墙以及仰拱上形成钢架全环，钢架纵向间距为0.5-0.6m。

优选的是，初期支护拱架与喷砼封闭面紧密接触，空隙处用砼垫块楔紧。

优选的是，初期支护拱架放在牢固的基础上，初期支护拱架的拱脚和边墙角处均设置锁脚锚管，每处锁脚锚管的数量为2-3根，每根长4-5m，第一根锁脚锚管与水平地面的夹角为20-30°，第二根锁脚锚杆位于第一根锁脚锚管的下方，且两根锁脚锚管的夹角为20-30°。

优选的是，步骤2)完成第一层初期支护施工后钻孔埋设监控测量点。