CN107060821A - 一种掌子面多岩性支护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种掌子面多岩性支护方法，首先利用隧道洞渣对掌子面反压回填密实，并采用Φ42小导管对反压回填部分注浆处理；然后，清理掌子面虚渣，并打设两排Φ25砂浆锚杆，锚杆外漏部分与止浆墙连接，使用沙袋对反压回填体其余部分填充密实，完成后立模泵送混凝土浇注止浆墙；接着对掌子面进行地质探孔，并调整注浆方案；随后进行超前预注浆施工，进行注浆效果检查，不合格注浆孔需进行补注浆；最后，进行搭设管棚。综上所述，本发明结构简单，隧道管棚与锚杆布置位置、尺寸设计合理；本发明的设计针对性强，能很好的解决掌子面拱部注浆不密实现象；本发明的加固效果好，可以有效地较少多岩性不整合接触带段开挖风险。
Description
技术领域
本发明涉及隧道工程开挖技术领域，具体来说，涉及一种掌子面多岩性支护方法。
背景技术
目前市场上隧道多岩性不整合接触带施工设计一般采用超前预注浆的设计，这种方法加固范围为隧道开挖边界3～8米，拱顶上方注浆效果不理想，开挖易出现拱顶再次塌方，为生产带来巨大的风险。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种掌子面多岩性支护方法，能够克服现有技术的上述不足。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种掌子面多岩性支护方法，包括如下步骤：
S1：先期对多岩性不整合接触带掌子面进行预处理并注浆，具体包括：
S1.1：利用隧道洞渣对隧道掌子面反压回填密实，并采用Φ42小导管对反压回填部分进行注浆处理；
S1.2：浇注止浆墙，具体包括：
S1.2.1：清理掌子面虚渣，并在拱顶上方打设两排Φ25砂浆锚杆，且Φ25砂浆锚杆的外漏部分与止浆墙连接；
S1.2.2：使用沙袋对反压回填体其余部分填充密实；
S1.2.3：填充密实后用立模泵送混凝土浇注止浆墙；
S1.2.4：在立模泵的外侧设积水坑，将掌子面的水引至积水坑抽排至洞外；
S1.3：分析掌子面地质情况，并根据地质情况调整注浆方案；
S1.4：根据调整后的注浆方案，进行超前预注浆施工，预注浆施工的注浆方式为前进式分段超前预注浆及钻杆后退式注浆加固；
S1.5：超前预注浆施工的所有注浆孔都注浆完成后，检查注浆效果，并对不合格的注浆孔进行补注浆；
S2：在步骤S1完成后对掌子面拱部打设双层管棚，并注浆，具体包括：
S2.1：在掌子面超前预注浆完成后对掌子面拱部搭设双层管棚，第一层管棚角度为15°，第二层管棚的角度为20°，每一层管棚的总长度30米，两层管棚水平间距1m，管棚孔环向间距中对中40cm，拱顶140°范围内布孔，外插角3～5°；
S2.2：对双层管棚进行注浆。
进一步的，步骤S1.1中Φ42小导管的间距为1.5×1.5米，呈梅花型布设，每根Φ42小导管长度为5米；注浆的浆液是水泥浆液，所述水泥浆液的水灰比是1:1，注浆的压力为0.3～0.5 MPa。
进一步的，步骤S1.2.1中，所述的Φ25砂浆锚杆的锚杆长是3.5米，间距是1×1米，且所述锚杆与止浆墙相连的外漏部分大于等于1米。
进一步的，步骤S1.2.3中，浇筑止浆墙的混凝土为C30混凝土，所述止浆墙的厚度为3.0m，所述止浆墙嵌入围岩的厚度大于等于50cm。
进一步的，步骤S1.3具体是：对掌子面进行水平超前地质探孔，根据地表探孔以及上循环探孔和钻孔注浆情况分析掌子面地质情况，根据地质情况调整注浆设计，如发现空腔需先进行注浆回填。
进一步的，步骤S1.4中，超前预注浆施工中的钻孔机械采用专门的地质钻机，钻机爬坡的坡度小于等于25°，钻杆采用自进式钻杆，钻杆的平均长度是25m，杆体φ外径110mm，钻孔注浆顺序采用由外向内，由下向上间隔跳孔的原则，每次隔孔1～2个孔，沿开挖轮廓线按轴向辐射状分布。
优选的，分段超前预注浆的分段长度原则是：在钻孔过程中无塌孔及水量在0～10m3/h时分段长度为10m，轻微塌孔及水量10～30m3/h时分段长度为5m，塌孔严重及水量大于30m3/h时立即停止钻进并开始注浆；在注浆过程中，当注浆一段时间、一定量时，若压力达到设计终压则结束注浆；或注浆过程中，压力逐渐上升，流量逐渐下降，当注浆压力达到设计压力并稳定10min后，即可结束该孔注浆；如果注浆量达到一定量时，压力仍然不上升，可采取双液注浆措施结束对该孔的注浆。
进一步的，步骤S1.5中，注浆效果检查采用探孔检查法、注浆压力-注浆量-注浆时间曲线检查法和声波检查法。
进一步的，步骤S2.1中，管棚杆体外表面采用全长T型螺纹结构钢管及钢花管，杆体外壁直径是φ76mm，壁厚10mm，每节杆体长6m或8m，杆段之间采用连接套相连，同时每层管棚从自左至右按顺序用正整数标号，标号为双数的是花钢管，标号为单数的是钢管，管棚施工时先打设花钢管，再打设钢管，花钢管管壁打孔，布孔采用梅花型，孔径为10～16mm，孔间距为15cm。
进一步的，步骤S2.2中：管棚注浆时在无水地段从拱脚起顺序注浆，注浆速度根据注浆孔出水量大小而定，直至压力流量达到要求时结束注浆，注浆结束时将闸阀关闭，卸下进浆管，进入下一循环。
本发明的有益效果：本发明结构简单，隧道管棚与锚杆布置位置、尺寸设计合理；本发明的设计针对性强，能很好的解决掌子面拱部注浆不密实现象；本发明的加固效果好，可以有效地较少多岩性不整合接触带段开挖风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例所述的掌子面的施工示意图；
图2是本发明的止浆墙部分的结构示意图；
图3是本发明的止浆墙部分的纵剖面示意图；
图4是本发明的管棚施工工艺流程；
图5是本发明管棚部分的示意图；
图中：1、隧道；2、双层管棚；3、钻机操作平台；4、止浆墙；5、自进式钻杆；6、Φ25砂浆锚杆；7、隧道开挖轮廓线；8、止浆墙轮廓线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-5所示，根据本发明实施例所述的一种掌子面多岩性支护方法，包括如下步骤：
S1：先期对多岩性不整合接触带掌子面进行预处理并注浆，具体包括：
S1.1：利用隧道1的洞渣对隧道掌子面反压回填密实，并采用Φ42小导管对反压回填部分进行注浆处理；
S1.2：浇注止浆墙4，具体包括：
S1.2.1：清理掌子面虚渣，并在拱顶上方打设两排Φ25砂浆锚杆6，且Φ25砂浆锚杆6的外漏部分与止浆墙4连接；
S1.2.2：使用沙袋对反压回填体其余部分填充密实；
S1.2.3：填充密实后用立模泵送混凝土浇注止浆墙4；
S1.2.4：在立模泵的外侧设积水坑，将掌子面的水引至积水坑抽排至洞外；
S1.3：分析掌子面地质情况，并根据地质情况调整注浆方案；
S1.4：根据调整后的注浆方案，进行超前预注浆施工，预注浆施工的注浆方式为前进式分段超前预注浆及钻杆后退式注浆加固；
S1.5：超前预注浆施工的所有注浆孔都注浆完成后，检查注浆效果，并对不合格的注浆孔进行补注浆；
S2：在步骤S1完成后对掌子面拱部打设双层管棚，并注浆，具体包括：
S2.1：在掌子面超前预注浆完成后对掌子面拱部搭设双层管棚2，第一层管棚角度为15°，第二层管棚的角度为20°，每一层管棚的总长度30米，两层管棚水平间距1m，管棚孔环向间距中对中40cm，拱顶140°范围内布孔，外插角3～5°；
S2.2：对双层管棚2进行注浆。
在一具体实施例中，步骤S1.1中Φ42小导管的间距为1.5×1.5米，呈梅花型布设，每根Φ42小导管长度为5米；注浆的浆液是水泥浆液，所述水泥浆液的水灰比是1:1，注浆的压力为0.3～0.5 MPa。
在一具体实施例中，步骤S1.2.1中，所述的Φ25砂浆锚杆的锚杆长是3.5米，间距是1×1米，且所述锚杆与止浆墙相连的外漏部分大于等于1米。
在一具体实施例中，步骤S1.2.3中，浇筑止浆墙的混凝土为C30混凝土，隧道开挖轮廓线7和止浆墙轮廓线8之间是止浆墙，所述止浆墙的厚度为3.0m，所述止浆墙嵌入围岩的厚度大于等于50cm。
在一具体实施例中，步骤S1.3具体是：对掌子面进行水平超前地质探孔，根据地表探孔以及上循环探孔和钻孔注浆情况分析掌子面地质情况，根据地质情况调整注浆设计，如发现空腔需先进行注浆回填。
在一具体实施例中，步骤S1.4中，超前预注浆施工中的钻孔机械采用专门的地质钻机，所述的地质钻机架设在钻机操作平台3上，钻机爬坡的坡度小于等于25°，钻杆采用自进式钻杆5，钻杆的平均长度是25m，杆体φ外径110mm，钻孔注浆顺序采用由外向内，由下向上间隔跳孔的原则，每次隔孔1～2个孔，沿开挖轮廓线按轴向辐射状分布，其中，分段超前预注浆的分段长度原则是：在钻孔过程中无塌孔及水量在0～10m3/h时分段长度为10m，轻微塌孔及水量10～30m3/h时分段长度为5m，塌孔严重及水量大于30m3/h时立即停止钻进并开始注浆；在注浆过程中，当注浆一段时间、一定量时，若压力达到设计终压则结束注浆；或注浆过程中，压力逐渐上升，流量逐渐下降，当注浆压力达到设计压力并稳定10min后，即可结束该孔注浆；如果注浆量达到一定量时，压力仍然不上升，可采取双液注浆措施结束对该孔的注浆。
在一具体实施例中，步骤S1.5中，注浆效果检查采用探孔检查法、注浆压力-注浆量-注浆时间曲线检查法和声波检查法。
在一具体实施例中，步骤S2.1中，管棚杆体外表面采用全长T型螺纹结构钢管及钢花管，杆体外壁直径是φ76mm，壁厚10mm，每节杆体长6m或8m，杆段之间采用连接套相连，同时每层管棚从自左至右按顺序用正整数标号，标号为双数的是花钢管，标号为单数的是钢管，管棚施工时先打设花钢管，再打设钢管，花钢管管壁打孔，布孔采用梅花型，孔径为10～16mm，孔间距为15cm。
在一具体实施例中，步骤S2.2中：管棚注浆时在无水地段从拱脚起顺序注浆，注浆速度根据注浆孔出水量大小而定，直至压力流量达到要求时结束注浆，注浆结束时将闸阀关闭，卸下进浆管，进入下一循环。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
在具体使用时，首先利用隧道洞渣对掌子面反压回填密实，并采用Φ42小导管对反压回填部分注浆处理；然后，清理掌子面虚渣，并在拱顶上方打设两排Φ25砂浆锚杆，锚杆外漏部分与止浆墙连接，使用沙袋对反压回填体其余部分填充密实，完成后立模泵送混凝土浇注止浆墙，止浆墙内不得有钢拱架、锚杆、钢管等，模板外侧设积水坑，将掌子面的水引至积水坑抽排至洞外，防止水淹至正在浇注的止浆墙，止浆墙须连续浇注；接着对掌子面进行地质探孔，并调整注浆方案；随后进行超前预注浆施工，所有注浆孔都结束以后，进行注浆效果检查，不合格注浆孔需进行补注浆；最后，进行搭设管棚，管棚的具体尺寸可根据现场情况调整。
综上所述，本发明结构简单，隧道管棚与锚杆布置位置、尺寸设计合理；本发明的设计针对性强，能很好的解决掌子面拱部注浆不密实现象；本发明的加固效果好，可以有效地较少多岩性不整合接触带段开挖风险。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种掌子面多岩性支护方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：先期对多岩性不整合接触带掌子面进行预处理并注浆，具体包括：
S1.1：利用隧道洞渣对隧道掌子面反压回填密实，并采用Φ42小导管对反压回填部分进行注浆处理；
S1.2：浇注止浆墙，具体包括：
S1.2.1：清理掌子面虚渣，并在拱顶上方打设两排Φ25砂浆锚杆，且所述Φ25砂浆锚杆的外漏部分与止浆墙连接；
S1.2.2：使用沙袋对反压回填的其余部分填充密实；
S1.2.3：填充密实后用立模泵送混凝土浇注止浆墙；
S1.2.4：在立模泵的外侧设积水坑，将掌子面的水引至积水坑抽排至洞外；
S1.3：分析掌子面地质情况，并根据地质情况调整注浆方案；
S1.4：根据调整后的注浆方案，进行超前预注浆施工，预注浆施工的注浆方式为前进式分段超前预注浆及钻杆后退式注浆加固；
S1.5：超前预注浆施工的所有注浆孔都注浆完成后，检查注浆效果，并对不合格的注浆孔进行补注浆；
S2：在步骤S1完成后对掌子面拱部打设双层管棚，并注浆，具体包括：
S2.1：在掌子面超前预注浆施工完成后对掌子面拱部搭设双层管棚，第一层管棚角度为15°，第二层管棚的角度为20°，每一层管棚的总长度30米，两层管棚之间的水平间距是1m。管棚孔环向间距中对中40cm，拱顶140°范围内布孔，外插角是3～5°；
S2.2：对双层管棚进行注浆。
2.根据权利要求1所述的一种掌子面多岩性支护方法，其特征在于，步骤S1.1中Φ42小导管的间距为1.5×1.5米，呈梅花型布设，每根Φ42小导管长度为5米；注浆的浆液是水泥浆液，所述水泥浆液的水灰比是1:1，注浆的压力为0.3～0.5 MPa。
3.根据权利要求1所述的一种掌子面多岩性支护方法，其特征在于，步骤S1.2.1中，所述的Φ25砂浆锚杆的锚杆长是3.5米，间距是1×1米，且所述锚杆与止浆墙相连的外漏部分大于等于1米。
4.根据权利要求1所述的一种掌子面多岩性支护方法，其特征在于，步骤S1.2.3中，浇筑止浆墙的混凝土为C30混凝土，所述止浆墙的厚度为3.0m，所述止浆墙嵌入围岩的厚度大于等于50cm。
5.根据权利要求1所述的一种掌子面多岩性支护方法，其特征在于，步骤S1.3具体是：对掌子面进行水平超前地质探孔，根据地表探孔以及上循环探孔和钻孔注浆情况分析掌子面地质情况，根据地质情况调整注浆设计，如发现空腔需先进行注浆回填。
6.根据权利要求1所述的一种掌子面多岩性支护方法，其特征在于，步骤S1.4中，超前预注浆施工中的钻孔机械采用专门的地质钻机，钻机爬坡的坡度小于等于25°，钻杆采用自进式钻杆，钻杆的平均长度是25m，杆体外径110mm，钻孔注浆顺序采用由外向内，由下向上间隔跳孔的原则，每次隔孔1～2个孔，沿开挖轮廓线按轴向辐射状分布。
7.根据权利要求6所述的一种掌子面多岩性支护方法，其特征在于，分段超前预注浆的分段长度原则是：在钻孔过程中无塌孔及水量在0～10m3/h时分段长度为10m，轻微塌孔及水量10～30m3/h时分段长度为5m，塌孔严重及水量大于30m3/h时立即停止钻进并开始注浆；在注浆过程中，当注浆一段时间、一定量时，若压力达到设计终压则结束注浆；或注浆过程中，压力逐渐上升，流量逐渐下降，当注浆压力达到设计压力并稳定10min后，即可结束该孔注浆；如果注浆量达到一定量时，压力仍然不上升，可采取双液注浆措施结束对该孔的注浆。
8.根据权利要求1所述的一种掌子面多岩性支护方法，其特征在于，步骤S1.5中，注浆效果检查采用探孔检查法、注浆压力-注浆量-注浆时间曲线检查法和声波检查法。
9.根据权利要求1所述的一种掌子面多岩性支护方法，其特征在于，步骤S2.1中，管棚杆体外表面采用全长T型螺纹结构钢管及钢花管，杆体外壁直径是φ76mm，壁厚10mm，每节杆体长6m或8m，杆段之间采用连接套相连，同时每层管棚钢管从自左至右按顺序用正整数标号，标号为双数的是花钢管，标号为单数的是钢管，管棚施工时先打设花钢管，再打设钢管，花钢管管壁打孔，布孔采用梅花型，孔径为10～16mm，孔间距为15cm。
10.根据权利要求1所述的一种掌子面多岩性支护方法，其特征在于，步骤S2.2中：管棚注浆时在无水地段从拱脚起顺序注浆，注浆速度根据注浆孔出水量大小而定，直至压力流量达到要求时结束注浆，注浆结束时将闸阀关闭，卸下进浆管，进入下一循环。
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Legal Events
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Inventor after: Ma Dong Inventor after: Lei Baoke Inventor after: Yang Hongfei Inventor after: Qiu Guiwen Inventor after: Wang Chuanzong Inventor after: Liu Chunhui Inventor after: Lv Zhijun Inventor after: Lv Xiuhua Inventor after: Wang Langfeng Inventor after: He Xudong Inventor after: Tan Chaoyang Inventor after: Lin Shaojun Inventor before: Wang Chuanzong Inventor before: Liu Chunhui Inventor before: He Xudong Inventor before: Tan Chaoyang Inventor before: Lin Shaojun Inventor before: Lei Baoke Inventor before: Yang Hongfei Inventor before: Qiu Guiwen |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20170810 Address after: 064000 Hebei province Tangshan City Fengrun District Guanghua Road No. 2 Applicant after: China Railway Sixteen Bureau Group Fifth Engineering Company Limited Applicant after: China Railway Construction Engineering Bureau No.16 Group Corp., Ltd. Address before: 064000 Hebei province Tangshan City Fengrun District Guanghua Road No. 2 Applicant before: China Railway Sixteen Bureau Group Fifth Engineering Company Limited |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170818 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |