穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道施工方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110924959A(43)申请公布日2020.03.27(21)申请号201911258593.0E21D20/02(2006.01)(22)申请日2019.12.10E21D21/00(2006.01)(71)申请人中铁二十局集团第二工程有限公司地址710016陕西省西安市未央区太华北路79号(72)发明人郭瑞刘海松王寅李继光惠树民(74)专利代理机构西安创知专利事务所61213代理人景丽娜(51)Int.Cl.E21D9/04(2006.01)E21D9/14(2006.01)E21D11/10(2006.01)E21D11/18(2006.01)E21D11/28(2006.01)权利要求书7页说明书23页附图11页(54)发明名称穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道施工方法(57)摘要本发明公开了一种穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道施工方法，由后向前对所施工隧道中的多个隧道节段分别进行施工，对任一个隧道节段进行施工时，包括以下步骤：一、管棚超前支护；二、隧道开挖及初期支护：上部周侧洞体开挖及初期支护、预留核心土区域洞体开挖及初期支护、先开挖洞体开挖及初期支护和后开挖洞体开挖及初期支护；三、隧道二次衬砌施工。本发明设计合理且施工简便、使用效果好，开挖之前采用自钻式管棚对上洞体进行超前支护且采用两台阶法开挖，能有效提高施工效率；同时，将洞外围岩整体加固结构与洞内的隧道初期支护结构和隧道二次衬砌连接形成结构稳固的整体性支护体系，能有效提高隧道结构稳固性，确保后期隧道结构安全。CN110924959ACN110924959A权利要求书1/7页1.一种穿越断层破碎带的富水软弱围岩隧道施工方法，其特征在于：所施工隧道(1)的隧道支护结构包括对所施工隧道(1)进行超前支护的隧道超前支护结构、对所施工隧道(1)进行初期支护的隧道初期支护结构和布设于所述隧道初期支护结构内侧的隧道二次衬砌(14)，所述隧道初期支护结构和隧道二次衬砌(14)均为对所施工隧道(1)的隧道洞进行全断面支护的全断面支护结构，所述隧道二次衬砌(14)为钢筋混凝土衬砌；所述隧道洞的横断面积大于100m2，所述隧道洞分为上洞体(1-5)和位于上洞体(1-5)正下方的下洞体(1-6)；所述隧道洞的开挖高度大于10m，所述上洞体(1)的开挖高度为6.5m～8m，所述下洞体(1-6)的开挖高度为3.5m～4.5m；所述上洞体(1-5)分为预留核心土区域洞体(1-1)和位于预留核心土区域洞体(1-1)外侧的上部周侧洞体(1-2)，所述下洞体(1-6)分为左右两个下部洞体(1-3)，所述下洞体(1-6)中的一个所述下部洞体(1-3)为先开挖洞体，另一个所述下部洞体(1-3)为后开挖洞体；所述隧道洞的围岩级别为Ⅴ级；所施工隧道(1)沿隧道纵向延伸方向由后向前分为多个隧道节段(18)，每个所述隧道节段(18)的长度为28m～34m；所述隧道超前支护结构包括多个沿隧道纵向延伸方向由后向前对所述上洞体进行超前支护的超前管棚支护结构，所述超前管棚支护结构的数量与所施工隧道(1)中所包括隧道节段(18)的数量相同，每个所述超前管棚支护结构均位于一个所述隧道节段(18)外侧，每个所述隧道节段(18)均通过一个所述超前管棚支护结构进行超前支护；每个所述超前管棚支护结构沿隧道纵向延伸方向的长度均为l，其中l＝b+c；b为该超前管棚支护结构所支护隧道节段(18)的长度，b的取值范围为28m～34m；c为该超前管棚支护结构的管棚前段支撑长度，θ为该超前管棚支护结构所支护隧道节段(18)的围岩岩体的内摩擦角，h为上洞体(1-5)的开挖高度；每个所述超前管棚支护结构均为自钻式管棚且其包括多根由后向前钻进至所支护隧道节段(18)掌子面前方岩层内的管棚管(16)，多根所述管棚管(16)沿所述上洞体的开挖轮廓线由左至右进行布设，所述管棚管(16)的外倾角为3°；每个所述超前管棚支护结构中多根所述管棚管(16)呈均匀布设，相邻两根所述管棚管(16)后端之间的环向间距为400mm～800mm，所述管棚管(16)的外径为φ70mm～φ80mm且其壁厚为13mm～18mm；每根所述管棚管(16)均为自钻式管棚管，所述自钻式管棚管包括平直管体和安装在所述平直管体前端的钻头，所述钻头上沿圆周方向开有多个注浆孔，所述平直管体由多个由前向后布设于同一直线上的管段拼装而成，每个所述管段均为外壁上由前至后均设置有外螺纹的螺纹钢管；多个所述管段的横截面结构和尺寸均相同，相邻两个所述管段之间均通过一个螺纹连接套进行紧固连接；所述隧道初期支护结构包括对所述隧道洞进行全断面支护的全断面支撑结构，所述全断面支撑结构外侧布设有锚固体系；所述全断面支撑结构和所述锚固体