[发明专利]用于软弱破碎围岩隧道拱顶大规模塌腔的快速处治方法

权利要求书

1.一种用于软弱破碎围岩隧道拱顶大规模塌腔的快速处治方法，其特征在于：包括如下步骤；

1）塌腔发生后采用C25喷射混凝土对塌腔体表面进行素喷封闭形成壳体保护结构，根据围岩自稳性调整喷射厚度，一般为25-45cm，一方面形成壳体防止软弱破碎围岩进一步风化、拱顶松散圈范围进一步扩大；另一方面，封闭塌腔体表面的流水通道，防止因地下水流失引起的围岩进一步劣化；

2）在自制防落石台车保护下，尽量靠近塌腔后的掌子面架立型钢拱架，同时加强型钢拱架间连接以保证整体稳定性，新架立型钢拱架型号应较原设计方案加强；

3）在塌腔空腔位置预埋一排大直径带孔钢管，作为后序分层回填灌注通道；

4）掌子面反压回填至最后一榀钢拱架位置，并在掌子面附近回填形成斜坡，保证掌子面稳定，喷砼封闭掌子面、斜坡及新架立拱架表面；

5）于新架立拱架段布设监控量测断面，对拱顶下沉进行重点记录与监控；

6）采用多种材料对塌腔体大体积空腔进行分层回填，以保证塌腔回填密实程度、控制塌腔体大体积回填产生的自身荷载、减少落石或塌落体对隧道衬砌的冲击，首先通过预埋钢管灌注水泥砂浆，待水泥砂浆固结完塌渣体后泵送C20混凝土形成“护拱”，最后吹砂回填形成缓冲层；

7）待回填材料固结、拱顶沉降数据稍稳定后，采用三台阶方法开挖以减小开挖扰动，开挖1-2m，架立3-4榀型钢拱架；

8）每榀拱架架立后采用手持式气动凿岩机打设超前小导管钻孔，根据围岩节理裂隙填充状态，分情况采用预灌注砂浆小导管或小导管注浆加固方式在待开挖区域上方形成具有一定刚度和强度的双层超前支护；

9）在双层超前支护保护下，挖进1-2m，并于拱顶打设管棚区域适当扩挖（至少40cm），为潜孔钻机留足管棚施作空间，开挖后立即喷砼封闭裸露围岩；

10）采用潜孔钻机于掌子面位置打设管棚，并注浆加固围岩；

11）管棚架设后，根据管棚角度、位置调整拱架间距，再架立型钢拱架，使拱架外侧紧贴管棚，并焊接管棚与拱架连接处；

12）管棚之间打设超前小导管，使超前小导管尽量填充管棚间空隙区域，视围岩节理裂隙填充状态采用预先灌注砂浆的小导管或小导管注浆的方式形成超前支护；

13）按照正常工序进行开挖及支护，后续施工中根据围岩情况打设管棚及超前小导管。

2.根据权利要求1所述的一种用于软弱破碎围岩隧道拱顶大规模塌腔的快速处治方法，其特征在于：所述步骤1中采用的喷射混凝土采用C25喷射混凝土，喷射混凝土厚度控制在15-20cm，保证至少15cm厚。

3.根据权利要求1所述的一种用于软弱破碎围岩隧道拱顶大规模塌腔的快速处治方法，其特征在于：所述步骤2中针对软弱破碎围岩的塌腔段，宜采用较原设计加强的型钢拱架，同时应适当减小拱架间距，拱架间距不超过60cm，在自制防落石台车保护下，尽量靠近塌腔后形成的掌子面架立型钢拱架；

所述步骤2中应采用工字钢加强拱架间的联接，保证拱架整体稳定性；

所述步骤2中采用的自制防落石台车由纵梁、横梁、斜撑及立柱组成，所采用的材料为I18或I20b工字钢，自制防落石台车尺寸根据塌腔大小及塌腔后形成的掌子面形状进行灵活调整。

4.根据权利要求1所述的一种用于软弱破碎围岩隧道拱顶大规模塌腔的快速处治方法，其特征在于：所述步骤3中在塌腔空腔中按2m间距预埋一排带孔钢管，应采用Ø108以上的大直径钢管，以满足后序多材料分层回填施工的需求；

所述步骤3中的带孔钢管，伸入塌腔体端伸出开挖轮廓线或塌渣体表面至少5m，另一端伸出1m以上，并在孔口处采用土工布遮盖，在步骤4喷砼封闭钢拱架后拆除。

5.根据权利要求1所述的一种用于软弱破碎围岩隧道拱顶大规模塌腔的快速处治方法，其特征在于：所述步骤4中反压回填掌子面至最后一榀钢拱架，并在掌子面附近回填形成斜坡，回填斜坡材料可以采用洞渣，斜坡表面采用C20喷射混凝土封闭形成稳定台阶，喷砼厚度控制在10cm左右，台阶高度、长度应满足多功能钻机（或潜孔钻）打设管棚、超前小导管的角度及长度，根据隧道断面大小不同而不同，高度一般为距拱顶4m，长度一般为8-10m。