[发明专利]一种提高软岩隧道施工中初期支护结构稳定性的方法

说明书

本发明公开了一种提高隧道台阶法施工中初期支护结构稳定性的方法，约束锚固采用“上台阶小管径约束锚固+中台阶大管径约束锚固杆”的布置形式，其中上台阶约束锚固杆采用直径为42‑50mm、长6‑7m的热轧无缝钢管，通过手持风钻斜向下5°‑10°进行钻孔；中台阶约束锚固杆采用直径为76‑108mm、长6‑9m的热轧无缝钢管，通过履带式潜孔钻机斜向下10°‑20°进行钻孔。本发明充分发挥了手持式风钻钻孔和履带式潜孔钻机钻孔的各自优势，不仅大大加快了约束锚固杆施工进度，而且避免了约束锚固杆斜向上打设时易漏浆、难止浆、注浆效果差等突出问题，确保了约束锚固杆的支护效果，进而有效提高软岩隧道初期支护结构的稳定性。

技术领域

本发明属于隧道工程领域，具体涉及一种提高软岩隧道施工中初期支护结构稳定性的方法。

背景技术

软岩隧道在开挖后，围岩极易迅速风化、剥落、坍塌，加上隧道分部开挖施工过程中初期支护缺乏有效约束，会诱发围岩松弛不断扩大，常常导致隧道初期支护结构发生失稳、破坏，具体表现为钢架扭曲折断、喷射混凝土开裂剥落、初期支护变形侵限，被迫频繁拆换拱，造成工期延误、费用剧增、安全失控。为解决软岩隧道施工中初期支护易发生失稳破坏的问题，现有技术曾尝试在隧道上、中台阶打设约束锚固杆或锁固锚杆，试图通过发挥其锚固力来提高初期支护结构的稳定性。

工程应用实践表明，现有约束锚固杆或锁固锚杆技术方案存在以下不足：

(1)如图1所示，现有软岩隧道分部开挖施工过程中，上、中台阶采用了统一直径的约束锚固杆，如上、中台阶约束锚固杆均采用直径为76mm的钢管，长度一般为6m，上台阶和中台阶左、右两侧相邻两榀钢架之间各设置1根，每榀钢架共设置4根。该约束锚固杆由于直径较大，超过了隧道中常用的手持式风钻的钻孔范围，须采用功率相对较大的潜孔钻机进行钻孔。但是由于隧道上台阶施工作业空间十分有限，且上台阶所处位置较高，常规潜孔钻机的钻孔作业往往难以开展，而选择小型的潜孔钻机则存在就位困难、后座力不足、机动性差等突出问题，导致上台阶约束锚固杆钻孔效率十分低下，严重影响施工进度。

(2)现有约束锚固杆或锁固锚杆，设计上为发挥其锚固力，均采用斜向上打设，其支护作用的发挥依赖于杆体与钻孔周围岩层的锚固力，然而由于钻孔为斜向上打设，在注浆作业时，浆液在重力和注浆压力作用下会往钻孔孔口方向流动、溢出，造成孔口止浆困难，导致约束锚固杆的实际注浆锚固效果无法满足要求。由于受上述因素的影响，现有约束锚固杆或锁固锚杆的支护效果受到了很大限制，难以有效提高初期支护结构的稳定性。

综上，现有的约束锚固杆或锁固锚杆在实际施工作业时，既费时费力，又难以保证作用效果，亟待形成一种行之有效的提高软岩隧道施工中初期支护结构稳定性的方法。

发明内容

为解决现有技术中的不足之处，本发明的目的是提供一种行之有效的提高软岩隧道施工中初期支护结构稳定性的方法。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种提高软岩隧道施工中初期支护结构稳定性的方法，所述的软岩隧道采用三台阶法施工，隧道上台阶的约束锚固杆设置于隧道上台阶拱腰位置，所述的上台阶的约束锚固杆为直径为42-50mm、长6-7m的热轧无缝钢管，左右两侧相邻两榀钢架之间各设置2-4根；

隧道中台阶约束锚固杆设置于隧道中台阶边墙中部，所述的中台阶约束锚固杆为直径为76-108mm、长6-9m的热轧无缝钢管，左右两侧相邻两榀钢架之间各设置1-2根；

所述的上台阶的约束锚固杆的固定孔采用手持式风钻进行钻孔而得；

所述的上台阶的约束锚固杆的固定孔采用履带式潜孔钻机钻孔而得。

上述提高软岩隧道施工中初期支护结构稳定性的方法中，所述上台阶约束锚固杆的固定孔沿采用斜向下打设，与水平面夹角为5°-10°。