穿越断层破碎带的富水软岩隧道稳定性控制施工方法.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CN110905530A(43)申请公布日2020.03.24(21)申请号201911257683.8E21F16/02(2006.01)(22)申请日2019.12.10E21D11/38(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)发明人刘海松王百忍宋凤报王群英姜函焦文忠(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)E21D11/00(2006.01)E21D11/10(2006.01)E21D11/18(2006.01)权利要求书7页说明书25页附图11页(54)发明名称穿越断层破碎带的富水软岩隧道稳定性控制施工方法(57)摘要本发明公开了一种穿越断层破碎带的富水软岩隧道稳定性控制施工方法，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。CN110905530ACN110905530A权利要求书1/7页1.一种穿越断层破碎带的富水软岩隧道稳定性控制施工方法，其特征在于：所施工隧道(1)的隧道洞横断面积大于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～32m；对所施工隧道(1)进行施工时，沿隧道纵向延伸方向由后向前对所施工隧道(1)中的多个所述隧道节段(18)分别进行施工，多个所述隧道节段(18)的施工方法均相同；对所施工隧道(1)中的任一个所述隧道节段(18)进行施工时，包括以下步骤：步骤一、管棚超前支护：对当前所施工隧道节段(18)的超前管棚支护结构进行施工；所述超前管棚支护结构为对当前所施工隧道节段(18)进行超前支护的超前支护结构；所述超前管棚支护结构沿隧道纵向延伸方向的长度为l，其中l＝b+c；b为当前所施工隧道节段(18)的长度，b的取值范围为28m～34m；c为管棚前段支撑长度，θ为当前所施工隧道节段(18)的围岩岩体的内摩擦角，h为上洞体(1-5)的开挖高度；所述超前管棚支护结构为自钻式管棚且其包括多根由后向前钻进至当前所施工隧道节段(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；步骤二、超前地质预报：步骤一中进行管棚超前支护过程中，采用超前地质预报系统对当前所施工隧道节段(18)进行超前地质预报，并根据超前地质预报结果，判断当前所施工隧道节段(18)掌子面前方是否存在碎屑流地层：当判断得出所述掌子面前方存在碎屑流地层时，进入步骤三；否则，进入步骤四；步骤三、掌子面前方岩层超前加固，过程如下：步骤B1、掌子面封堵：对掌子面封堵结构进行施工，并通过所述掌子面封堵结构对当前所施工隧道节段(18)的掌子面进行封堵；所述掌子面封堵结构包括对上洞体(1-5)的开挖面进行封堵的止浆墙(22)和对下洞体(1-6)的开挖面进行封堵的下部封堵层(1-4)，所述下部封堵层(1-4)位于下洞体(1-6)的开挖面后方，所述下部封堵层(1-4)为位于止浆墙(22)下方的未开挖岩