[发明专利]一种软弱围岩隧道修建的超前加固施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种隧道施工领域，特别是一种隧道超前加固施工方法。

背景技术

在饱和粉细砂层或渗透性较低的类似地层的隧道施工中，采用普通的注浆方法效果很差。如在太中银铁路兴旺峁隧道、大西铁路上白隧道、兰渝铁路桃树坪隧道、厦深铁路梁山隧道、莞惠城际的多个标段，都存在普通的单液注浆或水泥水玻璃双液注浆可注性差的问题。这类地层致密无胶结，无自稳能力，开挖时易坍塌。在这种地层中，普通浆液不能有效均匀地扩散，即使有时采用高压，注入量很大时还是不能达到有效加固地层及防水堵砂作用。采用水平旋喷方法能在隧道开挖线外形成连续的拱壳以防止拱部的漏水漏砂，实际的运用也取得了较好的效果。在上述隧道中除莞惠线外都是运用水平旋喷方法最终解决了问题。但针对莞惠城际的5标和7标的富水全风化花岗片麻岩，采用水平旋喷方法都出了涌水涌砂事故。分析事故的原因，发现隧道拱部的水平旋喷的效果还是明显的，但隧道掌子面不够稳定。由于这一区域的地下水位高且水量丰富，虽隧道拱部加固效果良好，但掌子面核心土加固不到位，水从掌子面前方沿变形裂隙突入到隧道掌子面，从而形成突水涌砂。因此在此类工况下的隧道开挖不仅要用水平旋喷形成拱形保护，而且还要解决超前核心土的加固问题，使地下水不能从前方突入隧道。

水平旋喷工艺在隧道拱部或周边形成封闭的帷幕，起到防渗透的拱壳保护作用，为隧道开挖起到拱形保护，提高地层的强度，稳定掌子面，减少隧道变形。在隧道拱部或周边可形成封闭拱壳保护的还有隧道预衬砌法和管幕支护，但这两种方法相对于水平旋喷注浆造价较高。但是，水平旋喷注浆法在隧道开挖线外形成连续的拱壳只能防止拱部的漏水漏砂，而对于某些软弱地层如富水、饱粉细砂地层经常会发生掌子面前方或拱脚及仰拱部位土体突水涌砂涌泥及掌子面核心土坍塌等现象，因此为了解决此问题，需要进一步稳定掌子面及仰拱部位土体。由于水平旋喷桩体有很高的强度，如果在整个掌子面采用水平旋喷注浆法也能解决稳定掌子面的问题，但也正是由于其强度较高，会给开挖造成一定困难，而且由于水平旋喷其有效扩散范围有限，一般情况下水平旋喷桩的直径为600mm，在隧道拱部施工时，为了使桩相互咬合孔间距应为350～400mm，那么，一般双线隧道要打60个左右的孔才能在隧道拱顶形成180°封闭圈，因此如果要采用水平旋喷使整个掌子面超前核心土都达到隔水效果其工程量及施工周期均变得不可忍受，所以，传统的水平旋喷注浆工艺不适于对整个掌子面土体稳定。

采用注浆方法在一定程度上可以对掌子面土体进行改良加固，达到稳定掌子面土体的效果。目前注浆液有多种，多采用的双液注浆为水泥-水玻璃双液浆，由于水泥-水玻璃渗透性较差，对于富水、饱粉细砂层或其它软弱地层采用，水泥水玻璃浆液因颗粒太大无法注入，也不能有效改善突水涌砂涌泥及掌子面核心土坍塌的情况。

虽然有关文献对磷酸水玻璃双液注浆的应用进行了报道，但其是与注浆小导管结合使用，而且该隧道采用CRD法施工，机械化程度较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种软弱围岩隧道修建的超前加固施工方法，要解决软弱围岩隧道超前加固施工中突水涌砂，掌子面土体不稳定、容易坍塌等技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种软弱围岩隧道修建的超前加固施工方法，具体步骤如下：

步骤一，在隧道拱顶处测量放线，定位桩位。

步骤二，利用水平旋喷工艺，在隧道拱顶进行水平旋喷桩施工。

步骤三，在掌子面，通过双液注浆施工进行加固止水封堵。

所述双液注浆中的浆液是由磷酸溶液和水玻璃溶液组成。

步骤三中，在掌子面通过双液注浆施工进行加固止水封堵之前，在掌子面2上沿着隧道轴向均匀布置水平旋喷加固桩，然后再进行双液注浆施工，即在掌子面2上、隧道拱顶1和锚固桩的间隙中通过双液注浆施工进行加固止水封堵。

所述磷酸溶液和水玻璃溶液的体积比为0.5:1～1:1。

所述磷酸溶液中的磷酸与水的体积比是1:10～1:30，其中，磷酸的密度为1.7g/cm³。

所述水玻璃溶液中的水玻璃与水的体积比是1:1，其中，水玻璃波美度为40～53，模数为2.8～3.4。

所述步骤三为双液注浆施工或双液注浆与水平旋喷注浆施工。

所述双液注浆中的浆液由硫酸溶液和水玻璃溶液代替磷酸溶液和水玻璃溶液。

所述硫酸溶液和水玻璃溶液的体积比为0.5:1～1:1。