[发明专利]高地应力软弱围岩隧道大变形控制施工方法

摘要

本发明公开了一种高地应力软弱围岩隧道大变形控制施工方法，沿隧道纵向延伸方向由后向前分多个节段对所施工软弱围岩隧道进行施工，包括步骤：一、岩体强度与围岩内部最大地应力测试；二、围岩的挤压型大变形等级确定；三、初期支护方案确定；四、隧道开挖及初期支护施工；五、隧道纵向加固结构施工；六、隧道二次衬砌施工；七、下一节段施工：按照步骤一至步骤六中所述的方法，对下一节段进行施工；八、多次重复步骤七，直至完成所施工软弱围岩隧道的全部施工过程。本发明方法步骤简单、设计合理且施工方便、使用效果好，能简便、快速完成高地应力软弱围岩隧道的隧道施工过程且施工过程安全、可靠，能对软岩大变形进行有效控制。

主权项

一种高地应力软弱围岩隧道大变形控制施工方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：沿隧道纵向延伸方向，由后向前分多个节段对所施工软弱围岩隧道进行施工；多个所述节段的施工方法均相同；对所施工软弱围岩隧道中任一节段进行施工时，包括以下步骤：步骤一、岩体强度与围岩内部最大地应力测试：对当前所施工节段进行开挖施工之前，对当前所施工节段围岩的岩体强度Rb和围岩内部的最大地应力σ_max分别进行测试；步骤二、围岩的挤压型大变形等级确定：根据步骤一中测试得出的岩体强度Rb和最大地应力σ_max，计算得出当前所施工节段围岩的强度应力比再根据计算得出的强度应力比对当前所施工节段围岩的挤压型大变形等级进行确定；所述挤压型大变形等级包括四个等级，且四个等级由低至高分别为无大变形、轻微大变形、中等大变形和严重大变形；对当前所施工节段围岩的挤压型大变形等级进行确定时，当0.5时，说明当前所施工节段围岩的挤压型大变形等级为无大变形；当时，说明当前所施工节段围岩的挤压型大变形等级为轻微大变形；当时，说明当前所施工节段围岩的挤压型大变形等级为中等大变形；当时，说明当前所施工节段围岩的挤压型大变形等级为严重大变形；步骤三、初期支护方案确定：根据步骤二中所确定的当前所施工节段围岩的挤压型大变形等级，对当前所施工节段的初期支护方案进行确定；其，当当前所施工节段围岩的挤压型大变形等级为无大变形或轻微大变形时，所采用的初期支护方案为型钢钢架支护方案；当当前所施工节段围岩的挤压型大变形等级为中等大变形或严重大变形时，所采用的初期支护方案为格栅钢架与套拱联合支护方案；步骤四、隧道开挖及初期支护施工：沿隧道纵向延伸方向，由后向前对当前所施工节段进行开挖施工；开挖施工过程中，根据步骤三中所确定的当前所施工节段的初期支护方案，由后向前对开挖形成的隧道洞(1)进行初期支护，并获得隧道初期支护体系(4)；其中，当步骤三中所确定的初期支护方案为型钢钢架支护方案时，所获得的隧道初期支护体系(4)为型钢钢架支护体系；所述型钢钢架支护体系包括多榀对隧道洞(1)进行支护的型钢钢架，多榀所述型钢钢架的结构均相同且其沿隧道纵向延伸方向由后向前进行布设；多榀所述型钢钢架呈均匀布设；当步骤三中所确定的初期支护方案为格栅钢架与套拱联合支护方案时，所获得的隧道初期支护体系(4)为格栅钢架与套拱联合支护体系；所述格栅钢架与套拱联合支护体系包括多榀对隧道洞(1)进行支护的格栅钢架和多榀对隧道洞(1)的拱墙进行支护的型钢套拱(3)，多榀所述格栅钢架的结构均相同且其沿隧道纵向延伸方向由后向前进行布设，多榀所述型钢套拱(3)的结构均相同且其沿隧道纵向延伸方向由后向前进行布设；多榀所述格栅钢架呈均匀布设，且多榀所述型钢套拱(3)呈均匀布设，前后相邻两榀所述型钢套拱(3)之间的间距为前后相邻两榀所述格栅钢架之间间距的M倍，其中M为正整数且M＝1、2或3；步骤五、隧道纵向加固结构施工：步骤四中由后向前对开挖形成的隧道洞(1)进行初期支护过程中，还需沿隧道纵向延伸方向由后向前对隧道纵向加固结构进行施工；所述隧道纵向加固结构包括多道沿隧洞纵向延伸方向布设的纵向加固梁，多道所述纵向加固梁沿当前所施工节段的拱墙开挖轮廓线由左至右进行布设；所述纵向加固梁为型钢，且每道所述纵向加固梁均由多个纵向加固梁节段由后向前拼接而成；当隧道初期支护体系(4)为所述型钢钢架支护体系时，每道所述纵向加固梁均与多榀所述型钢钢架紧固连接，且多榀所述型钢钢架通过多道所述纵向加固梁紧固连接为一体；当隧道初期支护体系(4)为所述格栅钢架与套拱联合支护体系时，每道所述纵向加固梁均与多榀所述格栅钢架紧固连接，且多榀所述格栅钢架通过多道所述纵向加固梁紧固连接为一体；步骤六、隧道二次衬砌施工：步骤五中由后向前对隧道纵向加固结构进行施工过程中，沿隧道纵向延伸方向由后向前对隧道洞(1)进行二次衬砌施工，并获得施工成型的隧道二次衬砌结构；所述隧道二次衬砌结构位于隧道初期支护体系(4)内侧且其为钢筋混凝土衬砌；步骤七、下一节段施工：按照步骤一至步骤六中所述的方法，对所施工软弱围岩隧道的下一节段进行施工；并且，下一节段的所述隧道纵向加固结构与位于其后侧的上一节段的所述隧道纵向加固结构进行紧固连接；步骤八、多次重复步骤七，直至完成所施工软弱围岩隧道的全部施工过程。