[发明专利]一种大断面软岩大变形隧道的支护方法

说明书

一种大断面软岩大变形隧道的支护方法，开挖一个进尺后进行初喷混凝土，然后钻孔，将第一约束杆送入孔内，对第一约束杆进行注浆，形成上部初衬支护；在上部初衬支护下，两侧错位开挖中台阶后进行初喷混凝土；钻孔后将第二约束杆送入孔内，复喷混凝土至设计厚度；两侧错位开挖下台阶后进行初喷混凝土；钻孔后将第三约束杆送入孔内，回填下台阶左右两侧；开挖中台阶预留核心土部分和下台阶预留核心土部分，然后开挖仰拱，进行下一循环的施工，以至隧道贯通。本发明的支护方法中支护型式变内支撑为外支撑，节省隧道内空间，确保支护结构的安全性和耐久性，在有效控制隧道大变形的同时，更加安全、经济、耐久、操作性强，有效缩短工期。

技术领域

本发明涉及隧道工程领域，具体涉及一种大断面软岩大变形隧道的支护方法。

背景技术

我国是一个多山地和丘陵的国家，其中山地和丘陵占全国陆地面积的69%。交通基础设施建设也将得到快速发展，在公路、铁路的建设过程中必将遇到大量软散围岩隧道。在软散地层中修筑隧道时，围岩的自稳性较差，极易产生滑塌和牵引变形，且变形量大，持续时间长，流变特性明显。隧道初期支护结构容易在挤压大变形作用下出现开裂、掉块、钢架扭曲、折断和侵限等问题，导致工程造价不可控，建设费用严重超概，建设工期难以预测，施工质量难以保证，甚至造成二衬开裂，拱脚下沉，仰拱上隆等工程病害。

对于软散围岩隧道，大变形是常见的工程灾害之一，并且是尚未解决的世界性难题。传统的做法是增加初期支护结构的强度和刚度，主要支护手段有：两层、三层初期支护，加强二次衬砌，扩挖为受力性能更好的圆形断面，应力释放技术（超前导洞应力释放、预留变形应力释放、换拱应力释放），让压锚杆支护等。综合分析上述大变形支护方案，还存在以下不足之处：

（1）工程造价高，工序繁琐，进度缓慢，工期延长；

（2）控制软岩大变形效果一般，甚至无效；

（3）二衬往往在初期支护结构变形未收敛的情况下施作，二衬受力较大，隧道结构的可靠性、安全性和耐久性得不到保障；

（4）未考虑初期支护结构的稳定性，一味地加强初衬的强度和刚度，支护效果差，且造成隧道工程的经济性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大断面软岩大变形隧道的支护方法，其既能限制初期支护结构在自重、振动、拱脚围岩压密、钢架间的约束反力作用下的沉降变形，防止产生背后空洞，围岩持续牵引变形，松动圈扩大，继而诱发的大变形等问题，同时又能增加初期支护结构的稳定性，约束初期支护结构在较小的围岩压力小产生“曲杆”失稳破坏问题，防止出现钢架扭曲、折断、初衬侵限等现象，优化初期支护结构的受力性，保证支护结构的安全。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种大断面软岩大变形隧道的支护方法，包括以下步骤：

（1）上台阶施工：首先进行上台阶的开挖，开挖一个进尺后进行初喷混凝土，初喷完成后，在上台阶左右拱腰钢架连接位置处按水平向上30°钻孔，然后，将第一约束杆送入孔内；通过注浆设备对第一约束杆进行注浆；架立上台阶钢架，使上台阶钢架与喷射混凝土密贴，挂设钢筋网；施作超前注浆小导管；最后，复喷混凝土至设计厚度，形成上部初衬支护；

（2）中台阶施工：在上部初衬支护下，两侧错位开挖中台阶，预留中台阶核心土部分，开挖完成后进行初喷混凝土；初喷完成后，在上中台阶钢架连接位置处偏下30~50cm处按水平向下10°钻孔；然后，将第二约束杆送入孔内；通过注浆设备对第二约束杆进行注浆；接长中台阶钢架，使中台阶钢架与喷射混凝土密贴，挂设钢筋网；最后，复喷混凝土至设计厚度；