一种预加固超前核心围岩的软岩隧洞大变形处理方法与流程

本发明属于大变形软岩隧洞工程，涉及洞径10 m以上的大直径软岩隧洞工程，尤其是涉及一种预加固超前核心围岩的软岩隧洞大变形处理方法。

背景技术：

1、本发明中软岩为工程软岩，而非地质软岩，工程软岩是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体，强调了软岩的软、弱、松、散等低强度的特点，同时强调软岩所承受的工程力荷载的大小，强调从软岩的强度和工程力荷载的对立统一关系中分析、把握软岩的相对性实质。

2、软岩隧洞岩体自稳能力差，受地下水影响大，在开挖扰动、地下水软化等不利因素影响下，极易发生大变形塌方、冒顶等不良后果。另外，软岩隧洞变形发展速度快，持续时间长，受变形挤压影响，隧洞易出现不同程度的喷层开裂、脱落等情况，隧洞顶拱沉降、边墙收敛，严重侵占隧洞净空，严重影响人员设备安全和施工进度。

3、因此，合适的软岩隧洞大变形处理方法至关重要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种预加固超前核心围岩的软岩隧洞大变形处理方法。

2、为此，本发明的上述目的通过如下技术方案实现：

3、一种预加固超前核心围岩的软岩隧洞大变形处理方法，包括如下步骤：

4、s1、合理设置预留变形量

5、通过超前地质钻孔、超前地质预报等综合探测手段，揭示探明隧洞地质情况，结合地应力条件、岩石力学性质等信息，确定隧洞大变形程度；

6、通过工程类比和数值分析，合理设置隧洞的预留变形量，进而确定隧洞实际开挖尺寸；

7、s2、预加固超前核心围岩

8、通过在已开挖段的掌子面，利用机械化凿岩设备，向下一个开挖进尺段凿出灌浆孔；

9、利用高压灌浆设备，通过设置的灌浆孔，利用高压混凝土浆液固结加固岩体，高压灌浆岩体段沿隧洞轴线长度为一个完整开挖循环步距；

10、s3、分区开挖与支护

11、在预加固超前核心围岩的基础上，为了减小开挖扰动对隧洞变形的影响，设置多台阶开挖与支护方案，台阶数量与台阶间安全步距视隧洞变形程度而定；

12、一台阶开挖后，及时进行喷粗纤维混凝土的柔性支护和i20a工字钢的刚性支护，相互之间利用联系筋连接，此支护措施的作用为尽快封闭成环，对围岩形成围压保护；在顶拱、边墙部位进行砂浆锚杆支护；在底脚部位进行双排锁脚锚管支护，形成稳定的支护拱，并对二台阶开挖起到预加固的作用；

13、二、三、四台阶开挖后，及时进行喷粗纤维混凝土的柔性支护和i20a工字钢的刚性支护，相互之间利用联系筋连接，同时在各自台阶的边墙部位及时进行砂浆锚杆支护，水平布置；在各自台阶的底脚部位及时进行双排锁脚锚管支护；在最后一个台阶开挖完成后，对底板部位进行i20a工字钢支护，并铺设c20混凝土垫层；

14、双排锁脚锚管与工字钢的连接节点质量需严格控制，进而保证每个台阶形成支护拱的稳定；

15、每个台阶开挖后，在每个台阶底部，在用于连接双排锁脚锚管的工字钢底脚位置，浇筑混凝土垫块；各排用于连接双排锁脚锚管的工字钢之间，用直径25 mm的联系筋固定，联系筋的间距为1 m，此措施可以将双排锁脚锚管、工字钢、联系筋组合成一个整体，加固效果更好。

16、在采用上述技术方案的同时，本发明还可以此阿勇或者组合采用如下技术方案：

17、作为本发明的一种优选技术方案：步骤s2中，高压灌浆岩体段垂直隧洞轴线长度为深入隧洞轮廓线3~5 m。

18、作为本发明的一种优选技术方案：步骤s3中，喷粗纤维混凝土的厚度为20 cm。

19、作为本发明的一种优选技术方案：步骤s3中，上下相邻两个工字钢的榀距为0.5m。

20、作为本发明的一种优选技术方案：步骤s3中，联系筋的规格为 φ25@1000 mm。

21、作为本发明的一种优选技术方案：步骤s3中，砂浆锚杆支护的直径控制在40-60mm，长度控制在4-6 m。

22、作为本发明的一种优选技术方案：步骤s3中，一台阶中，双排锁脚锚管支护的直径控制在40-60 mm，长度控制在4-6 m；

23、其他台阶中，双排锁脚锚管支护的直径控制在60-80 mm，长度控制在6-8 m。

24、作为本发明的一种优选技术方案：步骤s3中，最后一个台阶的底板上的工字钢横撑榀距为0.5 m。

25、作为本发明的一种优选技术方案：步骤s3中，c20混凝土垫层的厚度为20 cm。

26、本发明提供一种预加固超前核心围岩的软岩隧洞大变形处理方法，包括合理设置预留变形量、预加固超前核心围岩、分区开挖与支护三个关键步骤，通过超前探测、地应力测试、岩石力学试验、数值计算等综合手段，确定隧洞变形程度及实际开挖洞径；通过设置高压灌浆孔，预先加固超前核心围岩；通过多台阶开挖、粗纤混凝土、工字钢、联系筋、混凝土锚杆、双排锁脚锚管支护，设置多台阶安全步距，最大程度地减小开挖扰动效应，减小隧洞变形，确保隧洞安全、顺利通过。

技术特征：

1. 一种预加固超前核心围岩的软岩隧洞大变形处理方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

2. 根据权利要求1所述的预加固超前核心围岩的软岩隧洞大变形处理方法，其特征在于：步骤s2中，高压灌浆岩体段垂直隧洞轴线长度为深入隧洞轮廓线3~5 m。

3. 根据权利要求1所述的预加固超前核心围岩的软岩隧洞大变形处理方法，其特征在于：步骤s3中，喷粗纤维混凝土的厚度为20 cm。

4. 根据权利要求1所述的预加固超前核心围岩的软岩隧洞大变形处理方法，其特征在于：步骤s3中，上下相邻两个工字钢的榀距为0.5 m。

5. 根据权利要求1所述的预加固超前核心围岩的软岩隧洞大变形处理方法，其特征在于：步骤s3中，联系筋的规格为φ25@1000 mm。

6. 根据权利要求1所述的预加固超前核心围岩的软岩隧洞大变形处理方法，其特征在于：步骤s3中，砂浆锚杆支护的直径控制在40-60 mm，长度控制在4-6 m。

7. 根据权利要求1所述的预加固超前核心围岩的软岩隧洞大变形处理方法，其特征在于：步骤s3中，一台阶中，双排锁脚锚管支护的直径控制在40-60 mm，长度控制在4-6 m；

8. 根据权利要求1所述的预加固超前核心围岩的软岩隧洞大变形处理方法，其特征在于：步骤s3中，最后一个台阶的底板上的工字钢横撑榀距为0.5 m。

9. 根据权利要求1所述的预加固超前核心围岩的软岩隧洞大变形处理方法，其特征在于：步骤s3中，c20混凝土垫层的厚度为20 cm。

技术总结
本发明提供一种预加固超前核心围岩的软岩隧洞大变形处理方法，包括合理设置预留变形量、预加固超前核心围岩、分区开挖与支护三个关键步骤，通过超前探测、地应力测试、岩石力学试验、数值计算等综合手段，确定隧洞变形程度及实际开挖洞径；通过设置高压灌浆孔，预先加固超前核心围岩；通过多台阶开挖、粗纤混凝土、工字钢、联系筋、混凝土锚杆、双排锁脚锚管支护，设置多台阶安全步距，最大程度地减小开挖扰动效应，减小隧洞变形，确保隧洞安全、顺利通过。

技术研发人员：刘宁,高要辉,韩月,陈平志,张晓艳,周勇
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21