[发明专利]大倾角发育裂隙涌水洞内治水开挖方法

说明书

本发明公开一种大倾角发育裂隙涌水洞内治水开挖方法，采用化学浆液对初支面渗漏水处和掌子面前方涌水处进行定向注浆封堵。顺序是先对掌子面后方的初支面渗漏水处进行注浆封堵和加固，然后对掌子面前方涌水处进行注浆封堵，即在隧道开挖边界外形成一个巨大瓦片覆盖在隧顶，封住涌水，还能承压，保证开挖安全；化学浆液反应速度快，几十秒甚至几秒即可见效，不影响后续的开挖、初支、二衬等工序施工，治理渗漏水、涌水快速、安全、可靠，不影响后续工序的施工的特点。

技术领域

本发明涉及隧道建设技术领域，特别是涉及一种大倾角发育裂隙涌水洞内治水开挖方法。

背景技术

某高速铁路双线隧道，设计时速350公里，起讫里程DK490+731～DK497+647，全长6916m，分进口、斜井、出口3个工区4个作业面组织施工，隧道断面约150m²，斜井大里程掌子面里程DK495+165，埋深约100m。如图1，彭家塘断层西北向与洞身相交于DK495+100附近，地表形成一常年流水的河道，隧道掌子面刚下穿过老河道进入另一山体，过彭家塘断层中心位置约60m，岩体为志留系砂质页岩，掌子面揭示隧顶断层破碎带宽10～20m，2019年11月26日，开挖后掌子面范围突发较大涌水，预计2500～3500m³/d，伴随拱部松散体的局部滑塌。

现有的设计支护结构，结合图2，采用Vc支护参数，采用拱架+超前小导管初支结构，拱脚采用φ22锁脚锚杆加固。①超前支护采用φ42小导管，长4.0m，纵向间距3.6m，每环根数40根，环向间距0.5m。②初支支护采用喷射混凝土、钢筋网、锚杆、I18型钢；其中，喷射混凝土：C25混凝土，拱部厚29cm、仰拱厚29cm；锚杆：拱部140°范围内采用φ22组合中空注浆锚杆，边墙采用φ22砂浆锚杆，长4.0m，纵环向间距1.0×1.0m；钢筋网：采用φ8钢筋网格，网格间距20×20cm；全环拱架：采用I18型钢钢架，间距0.6m；拱架锁脚：采用φ22锁脚锚杆，长4.5m。③二次衬砌采用钢筋混凝土结构；C30钢筋混凝土：拱墙厚度55cm，仰拱厚度65cm，环向钢筋间距φ25@200mm，纵向钢筋间距φ14@250mm。

上述支护方式，施工到里程DK495+165掌子面时，揭示岩层破碎，采用CRD法施工。先施工右侧上导，每次开挖初支约1.0m(即1榀拱架)，当完成开挖初支约5.0m，对初支背后进行注浆，加固和封住漏水。左侧上导采用破碎锤挖开一部分，地表河水沿裂隙渗漏，出现涌水，逐步增大，预计日涌水量6500～7500m³/d，采用硫铝酸盐快硬微膨胀水泥注浆措施，涌水暂时封住，还未开挖就因水压太大胀开，水流连同原喷射混凝土、破碎岩石等一齐从上台阶冲下。施工队组织人力进行抢险，用水泥一包一包堆住决口，挂上金属网，快速用喷射混凝土封住，并预留2个φ100泄水孔。右边已开挖初支的上台阶多处漏水继续采用注快硬硫铝酸盐水泥浆液进行封堵。

现有支护方式存在如下缺点，一是采用水泥浆即使暂封住了涌水，由于隧道顶部几乎垂直的发育裂隙，洞外河沟一直有水进行补给，形成越来越大的水包，水压到达一定程度，注浆隔水层就被崩开，不仅无法开挖初支，还可能会造成溃顶大涌水险情。二是上导右边注浆封水后，左边下导底部2个泄水孔内流量大甚至满流，且水压大，流速快，此时继续注浆来不及凝固，就随着水流通过泄水孔迅速流出，无法封水。

发明内容

本发明的目的是提供一种大倾角发育裂隙涌水洞内治水开挖方法，以解决上述现有技术存在的问题，采用化学浆液对初支面渗漏水处和掌子面前方涌水处进行定向注浆封堵。顺序是先对掌子面后方的初支面渗漏水处进行注浆封堵和加固，然后对掌子面前方涌水处进行注浆封堵，即在隧道开挖边界外形成一个巨大瓦片覆盖在隧顶，封住涌水，还能承压，保证开挖安全。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种大倾角发育裂隙涌水洞内治水开挖方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)钻孔

a.初支注浆钻孔