一种处治大断面隧道初支侧顶塌方的简便施工方法

本发明涉及隧道施工技术领域，特别是涉及一种处治大断面隧道初支侧顶塌方的简便施工方法。

背景技术：

某高速铁路隧道长度6916m，分出口、进口和斜井工区组织施工，其中斜井小里程掌子面开挖揭示岩层岩性为薄层至中厚层状灰黑色砂质页岩，层面湿润，岩质软弱，岩层倾向由右向左，视倾角约20°；掌子面左侧发育一小型褶皱，受该褶皱影响，掌子面左侧岩层呈薄层状，节理裂隙较发育，岩体较破碎，开挖后拱顶有掉块现象，围岩自稳性较差。根据现场开挖揭示情况结合超前地质预报资料，判定该段围岩级别为ⅳ级，采用ⅳb型复合衬砌。该隧道斜井小里程dk493+304～+262段拱部左侧初支出现坍塌，塌腔范围宽约6m，高度约8m，纵向约15m，塌方量约240m³，后续塌方段约27m，充填整个隧道断面，坍塌里程见图1和图2。

现有方案：

①对dk493+304～+289塌腔段进行喷c25混凝土封闭，喷砼厚度10cm，防止二次溜塌及塌腔掉块。

②溜坍段洞渣回填密实，采用装载机分段尽量向前、向上堆渣，堆渣高度应高于开挖轮廓线不小于2m，保证安全的前提下最大限度往前推。根据现场实际情况，第一次可前推6m至dk493+298，然后边堆渣边退，直至堆渣到dk493+304，并形成工作平台，预留混凝土灌注管，不少于3根。完成后反压回填后喷射c25混凝土封闭端头。见图3。

③dk493+306～dk493+304处设置1组锁口套拱加固，套拱采用3榀i18钢拱架，在拱墙、拱脚各打设2根φ42锁脚锚管，长4.5m，喷射c25混凝土封闭。

④对开挖轮廓线外灌注c20砼，尽量灌注至密贴围岩，灌注高度应不小于开挖轮廓线外2m。

⑤从dk493+306里程向前打设φ76中管棚，根据回填渣的情况确定管棚长度，暂定9m，间距0.4m，管棚数量根据溜塌拱架弧长确定。隔榀钢架打设φ42超前小导管注浆加固，长4.5m，外插角45°，环向间距0.4m。

⑥开挖至dk493+304后，注浆强度达到设计要求后，按初支设计轮廓线，接头处左右各加设2根φ42锁脚锚管，长4.5m。修复原钢架接头连接板，架设塌腔段i22a型钢钢架，间距0.5m，钢架弧长按塌腔弧段定制，连接板栓接，埋设1根注浆管。见图3。

⑦在dk493+298～+297段增设2榀1组i18套拱并锁脚，形成强度后，再以此方法依次交替进行推渣、管棚、小导管、开挖、初支施工，同时预埋初支背后二次注浆管，3组，每组2根。见图4。

⑧该坍塌体处理完成后，施工完成且监控量测稳定后，对dk493+309～+284段增设锁脚锚管，长度4.5m，每2米1道，并对初支背后进行径向充填注浆加固，注浆压力不大于0.2mpa。

⑨注浆达到强度后，对塌腔体剩余空洞进行泡沫混凝土(容重按400kg/m3计)充填，达到强度后再行二衬施做，考虑结构安全和现场实际，dk493+315～+284衬砌结构按ivb型，衬砌主筋调整为φ25钢筋，间距调整为15cm，衬砌按6m/板，紧跟施工。

⑩dk493+289～+262后续塌方段已填满整个隧道断面，施作9m长φ76超前中管棚+4.5m长φ42小导管注浆预加固后进行二次开挖，按照vc支护参数施工，直至施工完毕。

现有的处理方案具有以下缺点：

①堆碴高度大，尤其往里面推难度大。

②转换工序繁多，费时费力。

③工期时间长，需要3.5个月以上。

④灌注混凝土多，成本高。

技术实现要素：

为解决以上技术问题，本发明提供一种一种处治大断面隧道初支侧顶塌方的简便施工方法，以简化施工工序，保证施工安全，缩短工期，节约施工成本。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种一种处治大断面隧道初支侧顶塌方的简便施工方法，包括以下步骤：

第一步，对塌腔段，先将塌腔表面的浮碴吹掉，再喷射混凝土，将塌方面进行封闭，防止二次溜塌及塌腔掉块；

第二步，反压回填洞渣，使洞渣顶部的施工平台与上台阶平齐；

第三步，在影响段靠近塌方段处设置锁口套拱加固，喷射混凝土封闭；

第四步，开挖至塌方段后，按初支设计轮廓线和预留沉降量，在接头处左右各加设锁脚锚管；修复原钢架接头连接板，架设多榀塌腔段型钢钢架，钢架弧长按塌腔弧段定制，埋设注浆管；

第五步，在塌腔多榀型钢钢架上面，设置小导管作为悬臂超前管棚，之后设置的小导管与先设置的小导管搭接，然后满铺绑扎钢筋网片；

第六步，对塌腔后部进行喷射混凝土，第一次喷射后等强，形成悬臂拱；再立多拱架，设置小导管，铺满钢筋网，再次向后顶新喷射混凝土，同时在上次喷射厚度上加喷混凝土；

第七步，待前一循环喷射混凝土达到预期强度后，重复第二步、第三步、第四步和第五步工序，直至塌腔封闭；

第八步，该坍塌体处理完成后，施工完成且监控量测稳定后，对塌腔段以及塌腔段两端各外延一段增设锁脚锚管，并对初支背后进行径向充填注浆加固，注浆压力不大于0.2mpa；

第九步，注浆达到强度后，对塌腔剩余空洞进行泡沫混凝土充填，达到强度后再行二衬施做；

第十步，后续塌方段已填满整个隧道断面，施作超前中管棚和小导管注浆预加固后进行二次开挖，直至施工完毕。

可选的，喷射混凝土采用强度c25混凝土。

可选的，第一步中，喷砼厚度10cm。

可选的，所述锁脚锚管直径为42mm，长度为4.5米。

可选的，第四步中，预留沉降量为30cm。

可选的，所述多榀钢架之间的间距为0.6m。

可选的，所述小导管长4.5m，直径42mm。

可选的，所述小导管的搭接长度为1.5m。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、施工工序简单，能快速通过塌方段。

2、通过多次喷射混凝土成拱形成连续超前网喷长段悬臂拱，以保证下方施工安全。

3、有效缩短工期至2.0个月，节约施工成本25％。

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为坍塌里程位置示意图；

图2为坍塌位置横截面示意图；

图3为现有施工方案的第一阶段处理工序图；

图4为现有施工方案的第二阶段处理工序图；

图5为本发明一种处治大断面隧道初支侧顶塌方的简便施工方法的施工示意图；

图6为本发明一种处治大断面隧道初支侧顶塌方的简便施工方法的完工示意图。

附图标记说明：1、新浇筑二衬；2、影响段；3、塌腔段；4、后续滑塌段；5、仰拱成环段；6、中台阶；7、上台阶；8、掌子面；9、塌腔；12、喷射混凝土；13、预埋注浆管；14、锁口加固套拱；15、洞渣回填；17、钢拱架；18、泡沫混凝土；19、喷锚；20、i18型钢套拱；21、混凝土填充；22、小导管；23、中管棚；24、i22a钢架。

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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本说明书所说的前端指朝向掌子面的一端，左和右均以朝向掌子面时为准。

如图5和6所示，本实施例提供一种一种处治大断面隧道初支侧顶塌方的简便施工方法，包括以下步骤：

第一步，对dk493+304～+289塌腔段3，采用长臂喷头可向后的湿喷机械手，先将塌腔9表面的浮碴吹掉，再喷射强度c25混凝土，将倒楔形塌方面进行封闭，喷砼厚度10cm，防止二次溜塌及塌腔9掉块。

第二步，反压回填洞渣，修正施工平台至上台阶7。

第三步，在dk493+306～dk493+304处设置1组锁口套拱加固，套拱采用3榀i18钢拱架17，在拱墙、拱脚各打设2根φ42锁脚锚管，长4.5m，喷射c25混凝土封闭。

第四步，开挖至dk493+304后，按初支设计轮廓线+预留沉降量30cm，接头处左右各加设2根φ42锁脚锚管，长4.5m。修复原钢架接头连接板，迅速架设5榀塌腔段3i22a型钢钢架，间距0.6m，钢架弧长按塌腔9弧段定制，连接板栓接，埋设1根注浆管。

第五步，在塌腔95榀型钢钢架上面，隔空绑扎4.5m长φ42mm小导管22作为悬臂超前管棚，间距0.4m，以后小导管22接长时搭接1.5m，然后满铺绑扎钢筋网片。

第六步，通过长臂湿喷机械手喷头转后，向后喷射混凝土12，第一次喷射厚度0.4m后等强，形成3.0m长段悬臂拱。再立5榀拱架，绑扎小导管22(接长时搭接1.5m)，铺满钢筋网，向后顶新喷射0.4m混凝土(即延长悬臂拱3.0m)，同时在上次喷射厚度上加喷0.6m。

长段悬臂拱的具体结构为，由长管棚(一般9.0米长、直径76毫米以上、108毫米以下)、小导管(一般长度4.5米、直径42毫米)和5榀钢拱架组成支撑结构，在支撑结构上设置钢筋网并喷射厚度为150～1200毫米、强度为c20～c30的混凝土。

第七步，待前一循环喷射混凝土12达到5mpa后，重复第二步、第三步、第四步和第五步工序，直至塌腔9封闭。

第八步，该坍塌体处理完成后，施工完成且监控量测稳定后，对dk493+309～+284段增设锁脚锚管，长度4.5m，每2米1道，并对初支背后进行径向充填注浆加固，注浆压力不大于0.2mpa。

第九步，注浆达到强度后，对塌腔9体剩余空洞进行泡沫混凝土18(容重按400kg/m³计)充填，达到强度后再行二衬施做，考虑结构安全和现场实际，dk493+315～+284衬砌结构按ivb型，衬砌主筋调整为φ25钢筋，间距调整为15cm，衬砌按6m/板，紧跟施工。

第十步，dk493+289～+262后续塌方段已填满整个隧道断面，施作9m长φ76超前中管棚23+4.5m长φ42小导管22注浆预加固后进行二次开挖，按照vc支护参数施工，直至施工完毕。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。