高地應力軟巖卸壓施工方法

2023-07-22 20:29:56 1

專利名稱：高地應力軟巖卸壓施工方法
技術領域：
本發明設計涉及公路隧道施工技術領域，更具體涉及一種高地應 力軟巖卸壓施工方法。
背景技術：
隨著我國西部交通基礎設施特別是高等級公路建設的不斷發 展，穿越高地應力區的軟巖隧道也越來越多。高地應力軟巖隧道圍壓 不僅變形大，而且力學性質具有高度的非線性。目前，常規的施工工 法很難適應軟巖隧道大變形的要求，施工過程中很容易出現襯砌的開 裂和破壞，需要不斷的修復施工，這不僅嚴重的影響施工進度，增加 施工成本，而且給施工造成了安全隱患，隧道的施工質量也難以保證。 因此急需發明一種成本相對較低，易於操作和控制，並適用於高地應 力軟巖隧道的卸壓施工工法。

發明內容
本發明的目的是在於提供了一種高地應力軟巖卸壓施工方法，該 方法易行，操作簡單，效果明顯，成本相對較低。 為了實現上述的目的，本發明採用以下技術方案 一種高地應力軟巖卸壓施工方法，其步驟是
1、錨噴支護施工，錨噴支護施工必須緊跟掌子面。清除危巖， 應用空壓機產生的高壓風將開挖面的粉巖和雜物清理乾淨，按照設計要求，沿洞周布放樣錨杆安裝位置，用鑽機沿洞徑方向鑽孔，當鑽孔
達到預定深度(4.4m到4.6m)後，用高壓風將孔吹千淨，安裝錨杆 到預定位置，安裝SD-02型隧道推力止漿塞，用注漿機向鑽孔內注漿， 注漿要一次完成，當注漿完成後立即封口。當錨杆抗拔力達到50KN 後，將在洞外預先焊接綁紮成片鋼筋網，運至洞內鋪設，並與錨杆、 鋼支撐焊牢，鋼筋網與圍巖間距3 4cm。按先牆後拱，先下後上的 順序，向開挖面噴漿，在初噴混凝土終凝以後，進行復噴，復噴2
2、 泡沬板掛設，當錨噴支護的強度達到設計強度80%時，進行 聚苯乙烯泡沫板掛設施工。為保證施工安全，掛設施作點距爆破面應 在150m，距灌築二次襯砌處20m。施工前，要測量開挖斷面，對欠挖 部位加以鑿除，對噴射混凝土表面凹凸顯著部位分層噴射找平，將外 露的錨桿頭齊根切除，並用水泥砂漿抹平。在加工場地將泡沫板切割 成塊(2mX3m)。按照設計，在隧道內測量放樣確定泡沫板安裝位置， 泡沫板採用加長膨脹螺絲(6咖X350mm)固定，先固定底部，然後 固定頂部，安裝從下到上分塊依此進行。
3、 仰拱開挖及U型鋼架設，為儘早使襯砌成環，仰拱的施工要 儘早進行。仰拱開挖，採用挖機施工，每次施作12m，緊跟開挖掌子 面。仰拱開挖完成後隨即進行U型鋼架設。按照設計尺寸在平面上放 出1:1大樣，並把整榀鋼架分成10到12個單元，在加工場將各單元 焊接完成，並焊好連接法蘭，法蘭的焊接要準確周正，孔眼對應。測 量確定隧道中垂線，架立鋼拱架，覆核鋼拱架傾斜度小於2°，鋼架儘可能與泡沫板貼靠緊密(空隙小於5cm為宜)，兩側底腳使用墊塊支 墊牢固。如基底鬆軟則安裝時應設置墊板，為防止支撐受荷載下沉， 必要時，先用混凝土加固基底。法蘭之間對正，用螺栓連接牢固，鋼
架與縱向鋼筋焊牢，鋼架與鋼架之間用小22螺紋鋼焊接連成整體，
起到整體支護效果。上述操作完成後，對鋼架間隙進行噴射混凝土復噴。
4、 仰拱回填，U型鋼架設完成後，立即近行仰拱回填操作。回
填採用模鑄混凝土，用運輸車將混凝土運送到指定位置，直接用輸送 泵將混凝土泵送至立好的模板內，然後對混凝土進行適當的養護，待 混凝土強度達到要求之後，拆除模板。
5、 防水隔離層施工，隧道收斂變化率趨於穩定後，進行防水隔 離層施工。防水隔離層採用聚氯乙烯PVC板。施工前，切除外露的膨 脹螺絲螺杆，以免膨脹螺絲將防水隔層割破。測量定位PVC板的架設 位置，安設定位PVC板所用的鐵絲網，將洞外預先焊接完成的PVC板 安裝到指定位置，並用螺釘將其固定，用焊接塑料板搭接縫，並對焊 縫進行補強。
6、 二次襯砌施工，在防水隔離層施工完成後，進行二次襯砌施 工。通過測量放樣，確定模板的架設位置，將臺車移動到指定位置。 將模板清理乾淨，根據放樣的控制點架設堵頭模板。用混凝土攪拌車 將混凝土運送到指定澆注地點，進行混凝土澆築。澆注從下往上進行， 澆注的過程中要不斷的分層振搗。每環混凝土拱頂預埋4)57X3注漿 鋼管，當襯砌混凝土強度達到設 強度80%後，用與襯砌同標號的混凝土進行拱頂回填灌漿。當拱頂混凝土強度達到設計強度的75%以上 時，拆除堵頭模具，拆模時，要注意保護混凝土角隅及表面的保護。 7、預應力錨索施工，根據設計要求，通過現場放樣，確定錨索 孔位以及鑽孔方向，對孔位位置進行清理，釆用潛孔衝擊式鑽機，為
預應力錨索打孔，鑽孔深度應超出設計值0.5m，鑽孔結束後，拔出 鑽杆鑽頭，用一根聚乙烯管覆核孔深，並用高壓風清孔，然後拔出聚 乙烯管。再用高壓風清孔一次，然後放入錨索，錨索外套上定位片使 錨索居中，應防止錨索扭壓、彎曲、注漿管應隨錨索一同入孔，注漿 管頭部距孔底5 10cm，錨索定位止漿環到達孔口時，停止推送，再 檢查一遍，排氣管是否暢通。然後錨固段注漿，採用排氣注漿，砂漿 由下傾孔的孔底注入，空氣由錨索孔排出。上傾和水平孔砂漿由孔口 注入，空氣壓向孔底，再進入排氣管排出孔外，注漿壓力0.4 0.6 MPa，中砂過篩，添加HSA高效速凝劑，砂漿攪拌機攪拌均勻，漿 液在初凝之前用完，並不得混入雜物，注漿到錨固段注滿後即停止。 立模現澆錨墩，錨墩中部應按設計鑽孔傾角預埋塑料管形成孔道，對 現澆錨墩進行必要的養護。錨墩及砂漿達到70%強度後，進行初張拉， 待錨墩混凝土達到100%強度後，進行末張拉，為確保預應力部分損 失後不低於設計值，應進行超張拉。張拉完成後，通過預留注漿管， 管口距原砂漿面30cm，進行封孔注漿，孔中的空氣由設在定位止漿 環處的排氣管排出，要求孔中注滿漿液，然後從錨具量起留5cm鋼 鉸線，用鏨截子去多餘部分，外覆8cm厚的細石混凝土保護層。 本發明與現有技術相比，具有以下優點和效果1、 採用預應力錨索來控制高地應力軟巖隧道的底臌，工藝成熟，效果明顯。
2、 採用聚苯乙烯泡沫板作為預留變形層，工藝簡單、操作方便，對操作人員的技術素質要求也不高，不需要專業培訓，整個操作程序
簡單快捷。
3、 該方法簡便易行，操作簡單，效果明顯，成本相對較低。


圖1襯砌橫斷面圖
圖2泡沬板安裝示意圖
其中l-砂漿錨杆、2-預應力錨索、3-噴射混凝土、 4-聚苯乙烯泡沫板、5-防水隔離層、6-U型鋼支架、7-連接法蘭、8-二次襯砌、9-仰拱、10-膨脹螺絲。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述
高地應力軟巖隧道卸壓工法原理為針對高地應力軟巖隧道大變
形的特點，利用預應力錨索來控制隧道的仰拱上升，利用泡沫板來吸收隧道較大的流變變形。
一種高地應力軟巖卸壓施工方法，其具體的施工步驟如下1、錨噴支護施工，錨噴支護施工必須緊跟掌子面。清除危巖，應用高壓風將開挖面的粉巖和雜物清理乾淨，按照設計要求，沿洞周布放樣錨杆1的安裝位置，用鑽機沿洞徑方向鑽孔，當鑽孔達到預定深度後，用高壓風將孔吹乾淨，安裝錨杆1到預定深度(4. 4m到4. 6m)，安裝SD-02型隧道推力止漿塞，用注漿機向鑽孔內注漿，注漿要一次完成，當注漿完成後封口。當錨杆1抗拔力達到50認後，將在洞外預先焊接綁紮成片鋼筋網，運至洞內鋪設，並與錨杆l焊牢，鋼筋網
與圍巖間距3 4cm。按先牆後拱，先下後上的順序，向開挖面噴漿，在初噴混凝土3終凝以後，進行復噴，復噴2 3次。
2、 泡沬板4掛設，當噴射混凝土 3強度達到設計強度80%時，進行聚苯乙烯泡沬板4掛設施工。為保證施工安全，掛設施作點距爆破面應在150m，距灌築二次襯砌8處20m。施工前，要測量開挖斷面，對欠挖部位加以鑿除，對噴射混凝土表面凹凸顯著部位分層噴射找平，將外露的錨杆1桿頭齊根切除，並用水泥砂漿抹平。在加工場地將泡沫板切割成塊(2mX3m)。按照設計，在隧道內測量放樣確定泡沫板4安裝位置，泡沬板採用加長膨脹螺絲10 (6mmX350mm)固定，先固定底邊，然後固定頂部，安裝從下到上分塊依此進行。
3、 仰拱9開挖及U型鋼6架設，為儘早使襯砌成環，仰拱9的施工要適時進行。仰拱9開挖，採用挖機施工，每次施作12m，緊跟開挖掌子面。仰拱開挖完成後隨即進行U型鋼6架設。按照設計尺寸在平面上放出1:1大樣，並把整榀鋼架分成10到12個單元，在加工場將各單元焊接完成，並焊好連接法蘭7，法蘭的焊接要準確周正，孔眼對應。測量確定隧道中垂線，架立鋼拱架6，覆核鋼拱架6傾斜度小於2"，鋼架6儘可能與泡沫板4貼靠緊密(空隙小於5cm為宜)，兩側底腳使用墊塊支墊牢固。如基底鬆軟則安裝時應設置墊板，為防止支撐受荷載下沉，必要時，先用混凝土加固基底。法蘭7之間對正，用螺栓連接牢固，鋼架與縱向鋼筋焊牢，鋼架與鋼架之間用小22螺紋鋼焊接連成整體，起到整體支護效果。上述操作完成後，對鋼架間隙進行噴射混凝土復噴。
4、 仰拱9回填，U型鋼6架設完成後，立即近行仰拱9回填施工。回填採用模鑄混凝土，用運輸車將混凝土運送到指定位置，直接用輸送泵將混凝土泵送至立好的模板內，然後對混凝土進行適當的養護，待混凝土強度達到要求之後，拆除模板。
5、 防水隔離層5施工，隧道收斂速率趨於穩定後，進行防水隔離層5施工。防水隔離層採用聚氯乙烯PVC板。施工前，切除外露的膨脹螺絲10螺杆，以免膨脹螺絲將防水隔層割破。測量定位防水隔離層5的架設位置，安設定位防水隔離層5所用的鐵絲網，將洞外預先焊接完成的防水隔離層5安裝到指定位置，並用螺釘將其固定，用焊接塑料板搭接縫，並對焊縫進行補強。
6、 二次襯砌8施工，在防水隔離層5施工完成後，進行二次襯砌8施工。通過測量放樣，確定模板的架設位置，將臺車移動到指定位置。將模板清理乾淨，根據放樣的控制點架設堵頭模板。用混凝土攪拌車將混凝土運送到指定澆注地點，進行混凝土澆築。澆注從下往上進行，澆注的過程中要不斷的分層振搗。每環混凝土拱頂預埋4)57X3注漿鋼管，當襯砌混凝土強度達到設計強度80%後，用與襯砌8同標號的混凝土進行拱頂回填灌漿。當拱頂混凝土強度達到設計強度的75%以上時，拆除堵頭模具，拆模時，要注意保護混凝土角隅及表面的保護。7、預應力錨索2施工，根據設計要求，通過現場放樣，確定錨索2孔位以及鑽孔方向，對孔位位置進行清理，採用潛孔衝擊式鑽機，
為預應力錨索2打孔，鑽孔深度應超出設計值0.5m，鑽孔結束後，拔出鑽杆鑽頭，用一根聚乙烯管覆核孔深，並用高壓風清孔，然後拔出聚乙烯管。再用高壓風清孔一次，然後放入錨索2，錨索2外套上定位片使錨索2居中，應防止錨索2扭壓、彎曲、注漿管應隨錨索2一同入孔，注漿管頭部距孔底5 10cm，錨索定位止漿環到達孔口時，停止推送，再檢查一遍，排氣管是否暢通。然後，錨固段注漿，採用排氣注漿，砂漿由下傾孔的孔底注入，空氣由錨索孔排出。上傾和水平孔砂漿由孔口注入，空氣壓向孔底，再進入排氣管排出孔外，注漿壓力0. 4 0. 6MPa，中砂過篩，添加HSA高效速凝劑，砂漿攪拌機攪拌均勻，漿液在初凝之前用完，並不得混入雜物，注漿到錨固段注滿後即停止。立模現澆錨墩，錨墩中部應按設計鑽孔傾角預埋塑料管形成孔道，對現澆錨墩進行必要的養護。錨墩及砂漿達到70%強度後，進行初張拉，待錨墩混凝土達到100%強度後，進行末張拉，為確保預應力部分損失後不低於設計值，應進行超張拉。張拉完成後，通過預留注漿管，管口距原砂漿面30cm，進行封孔注漿，孔中的空氣由設在定位止漿環處的排氣管排出，要求孔中注滿漿液，然後從錨具量起留5cm鋼鉸線，用鏨截子去多餘部分，外覆8cm厚的細石混凝土保護層。
權利要求
1、一種高地應力軟巖卸壓施工方法，其步驟是A、錨噴支護施工，錨噴支護施工必須緊跟掌子面，清除危巖，用高壓風將開挖面的粉巖和雜物清理乾淨，沿洞周布放樣錨杆(1)的安裝位置，用鑽機沿洞徑方向鑽孔，鑽孔達到預定深度後，用高壓風將孔吹乾淨，安裝錨杆(1)到預定深度4.4m到4.6m，安裝SD-02型隧道推力止漿塞，用注漿機向鑽孔內注漿，注漿一次完成，注漿完成後封口，錨杆(1)抗拔力達到50KN後，將在洞外預先焊接綁紮成片鋼筋網，運至洞內鋪設，並與錨杆(1)焊牢，鋼筋網與圍巖間距3～4cm，按先牆後拱，先下後上的順序，向開挖面噴漿，在初噴混凝土(3)終凝以後，進行復噴，復噴2～3次；B、泡沫板(4)掛設，噴射混凝土(3)強度達到80％，進行聚苯乙烯泡沫板(4)掛設施工，掛設施作點距爆破面在150m，距灌築二次襯砌(8)處20m，施工前，測量開挖斷面，對欠挖部位加以鑿除，對噴射混凝土表面凹凸部位分層噴射找平，將外露的錨杆(1)桿頭齊根切除，並用水泥砂漿抹平，在加工場地將泡沫板切割成塊2m×3m，在隧道內測量放樣確定泡沫板(4)安裝位置，泡沫板採用加長膨脹螺絲(10)固定，先固定底邊，然後固定頂部，安裝從下到上分塊依此進行；C、仰拱(9)開挖及U型鋼(6)架設，襯砌成環，仰拱(9)的施工進行，仰拱(9)開挖，採用挖機施工，每次施作12m，緊跟開挖掌子面，仰拱(9)開挖完成後進行U型鋼(6)架設，在平面上放出1∶1大樣，並把整榀鋼架分成10到12個單元，在加工場將各單元焊接完成，並焊好連接法蘭(7)，法蘭的焊接要準確周正，孔眼對應，測量確定隧道中垂線，架立鋼拱架(6)，覆核鋼拱架(6)傾斜度，鋼架與泡沫板(4)貼靠緊密，兩側底腳使用墊塊支墊牢固，基底鬆軟安裝時設置墊板，法蘭(7)之間對正，用螺栓連接牢固，鋼架與縱向錨杆焊牢，鋼架與鋼架之間用φ22螺紋鋼焊接連成整體，對鋼架間隙進行噴射混凝土復噴；D、仰拱(9)回填，U型鋼(6)架設完成後，進行仰拱(9)回填施工，回填採用模鑄混凝土，用運輸車將混凝土運送到指定位置，直接用輸送泵將混凝土泵送至立好的模板內，對混凝土進行養護；E、防水隔離層(5)施工，在隧道收斂速率趨於穩定後，進行防水隔離層(5)施工，防水隔離層(5)採用聚氯乙烯PVC板，施工前，切除外露的膨脹螺絲(10)螺杆，測量定位防水隔離層(5)的架設位置，安設定位防水隔離層(5)所用的鐵絲網，將洞外預先焊接完成的防水隔離層(5)安裝到指定位置，並用螺釘將其固定，用焊接塑料板搭接縫，並對焊縫進行補強；F、二次襯砌(8)施工，在防水隔離層(5)施工完成後，進行二次襯砌(8)施工，通過測量放樣，確定模板的架設位置，將臺車移動到指定位置，將模板清理乾淨，用混凝土攪拌車將混凝土運送到指定澆注地點，進行混凝土澆築，澆注從下往上進行，澆注的過程中要不斷的分層振搗，每環混凝土拱頂預埋φ57×3注漿鋼管，襯砌混凝土強度達到80％後，用與襯砌(8)同標號的混凝土進行拱頂回填灌漿，拱頂混凝土強度達到75％時，拆除堵頭模具；G、預應力錨索(2)施工，通過現場放樣，確定錨索(2)孔位以及鑽孔方向，對孔位位置進行清理，採用潛孔衝擊式鑽機，為預應力錨索(2)打孔，鑽孔深度超出設計值0.5m，鑽孔結束後，拔出鑽杆鑽頭，用一根聚乙烯管覆核孔深，用高壓風清孔，然後拔出聚乙烯管，再用高壓風清孔一次，然後放入錨索(2)，錨索(2)外套上定位片使錨索(2)居中，防止錨索(2)扭壓、彎曲、注漿管應隨錨索(2)一同入孔，注漿管頭部距孔底5～10cm，錨索定位止漿環到達孔口時，停止推送，再檢查一遍，排氣管暢通，錨固段注漿，採用排氣注漿，砂漿由下傾孔的孔底注入，空氣由錨索孔排出，上傾和水平孔砂漿由孔口注入，空氣壓向孔底，再進入排氣管排出孔外，注漿壓力0.4～0.6MPa，中砂過篩，添加HSA高效速凝劑，砂漿攪拌機攪拌均勻，漿液在初凝之前用完，並不得混入雜物，注漿到錨固段注滿後停止，立模現澆錨墩，錨墩中部應按設計鑽孔傾角預埋塑料管形成孔道，對現澆錨墩進行養護，錨墩及砂漿達到70％後，進行初張拉，錨墩混凝土達到100％後，進行末張拉，張拉完成後，通過預留注漿管，管口距原砂漿面30cm，進行封孔注漿，孔中的空氣由設在定位止漿環處的排氣管排出，孔中注滿漿液，然後從錨具量起留5cm鋼鉸線，用鏨截子去多餘部分，外覆8cm厚的細石混凝土保護層。
全文摘要
本發明公開了一種高地應力軟巖卸壓施工方法，其步驟是A.錨噴支護施工，錨噴支護施工必須緊跟掌子面，清除危巖；B.泡沫板掛設，進行聚苯乙烯泡沫板掛設施工；C.仰拱開挖及U型鋼架設，襯砌成環，對鋼架間隙進行噴射混凝土復噴；D.仰拱回填，U型鋼架設完成後，進行仰拱回填施工，對混凝土進行養護；E.防水隔離層施工，在隧道收斂速率趨於穩定後，進行防水隔離層施工；F.二次襯砌施工，在防水隔離層施工完成後，進行二次襯砌施工；G.預應力錨索施工，通過現場放樣，確定錨索孔位以及鑽孔方向，對孔位位置進行清理。該施工方法對於控制高地應力下軟巖隧道大變形效果明顯，該方法簡便易行，操作簡單，效果明顯，成本相對較低。
文檔編號E21D11/00GK101644160SQ20091006252
公開日2010年2月10日 申請日期2009年6月5日 優先權日2009年6月5日
發明者喬春江, 田洪銘, 郭小紅, 陳衛忠 申請人:中國科學院武漢巖土力學研究所