[发明专利]挤压大变形围岩隧道开挖与让压-刚性联合支护施工方法

说明书

本发明公开了一种挤压大变形围岩隧道开挖与让压‑刚性联合支护施工方法，属于隧道工程领域。本发明主要通过两方面联合作用来确保挤压大变形围岩隧道开挖过程中的支护稳定：一方面是选择用超短台阶预留核心土法，超前强预支护保护下通过设置上下台阶，以近似全断面的开挖方式小进尺（1～2m）掘进；另一方面是利用两层支护方式，即让压‑刚性联合支护形成强初期支护。本发明的施工方法能够合理发挥挤压大变形围岩自承能力，保证支护结构稳定不会损坏。

技术领域

本发明属于隧道工程领域，具体涉及一种挤压大变形围岩隧道开挖与让压-刚性联合支护施工方法。

背景技术

现有挤压大变形围岩隧道初期支护破坏甚至安全问题较为突出，传统开挖-支护设计施工方法难以解决上述问题。在目前的现有技术中，针对挤压大变形围岩隧道，主要采用“强支硬顶”的方式，但是在该种方式下，依然会出现钢拱架破坏、二衬开裂等问题。究其原因，是因为“强支硬顶”属被动承压支护，约束了围岩的变形发展，岩体形变能得不到有效释放，诱发了过大的围岩压力。在论文文献《刘钦,李术才,李利平,等.软弱破碎围岩隧道大变形施工力学行为及支护对策研究[J].山东大学学报(工学版),2011,41(3):118-125.》中初期支护采用双层支护：第1层拱墙架设钢支撑，喷射混凝土；第2层采用格栅钢架，系统锚杆采用注浆小导管，然后注浆加固。结果表明，该支护方式在一定程度上控制了围岩变形，但是拱墙部位出现大变形开裂，拱腰部位钢拱架出现严重变形扭曲。因此，“强支硬顶”的支护方式对于挤压大变形围岩隧道并不能很好的适用。

因此，部分现有技术中针对挤压大变形围岩隧道采用了让压支护方式。让压支护是在保持结构恒阻条件下，允许其产生一定的位移量，要求支护具备自动让压功能，由此能够释放一定的围岩变形。例如，在论文文献《孟繁亮.浅析挤压性围岩隧道大变形的特殊支护措施[J].民营科技,2012(3):240-240.》中公开了挤压性围岩隧道大变形的若干支护措施，例如喷射混凝土预留间隙、可缩钢架支撑、可缩式锚杆等。然而，挤压大变形围岩隧道开挖时单独采用让压支护也存在问题，其施作时机、支护强度以及与其他开挖工序的配合等因素依然会影响隧道整体变形情况。

因此，针对挤压大变形围岩隧道的开挖支护是一个综合问题，需要对支护方式、开挖方式进行合理设计，方能够控制围岩变形，保持隧道结构安全。

发明内容

本发明的目的在于解决挤压大变形围岩隧道开挖过程中，容易发生初期支护破坏甚至出现安全问题，不能合理发挥挤压大变形围岩自承能力等问题，并提供一种挤压大变形围岩隧道全断面开挖与让压-刚性联合支护施工方法。

在申请人的工程实践中证明：(1)在保持隧道掌子面基本稳定前提下，短开挖及时支护封闭成环，可以减少围岩挤压变形；(2)挤压大变形围岩隧道开挖后初期变形是必能的，稳定-让压支护控制围岩一定变形有利于合理发挥围岩自承能力；(3)在没有足够径向支护强度条件下，挤压大变形围岩的自承结构较难形成，同时支护结构也极易失效，围岩很难形成稳定有效的承载结构。

因此，基于该认知，本发明具体提供了如下技术方案：

挤压大变形围岩隧道开挖与让压-刚性联合支护施工方法，其步骤如下：

1)针对待开挖的挤压大变形围岩隧道，以超前管棚注浆或者超前小导管注浆方式，形成隧道超前强预支护；

2)在隧道超前强预支护的保护下，采用超短台阶法对隧道掌子面进行开挖，且上下台阶均预留核心土，上下台阶循环掘进，每次进尺1～2m；

3)隧道掌子面开挖后，在隧道超前强预支护的保护下，及时沿隧道纵向(此处，沿隧道走向为纵向)每隔50～80cm设置H180～H200工字钢拱架，且所述工字钢拱架中连接有定量让压装置，同时向围岩表面喷射15～30cm厚的20～30号混凝土，形成一次让压支护；