[发明专利]一种高地应力大变形隧道预锚固快速掘进施工方法

说明书

一种高地应力大变形隧道预锚固快速掘进施工方法，在确保高地应力大变形隧道结构安全的前提下，可以大幅提高高地应力隧道受围岩大变形影响的施工工效，节约工程成本。包括如下步骤：S01.在掘进掌子面上布设超前钻孔，超前钻孔在隧道掘进轮廓线外0～8米范围内沿隧道掘进方向以固定角度呈扩散状布设；S02.在各超前钻孔内安装预应力加固构件并注浆，对超前核心区围岩施加预应力，在超前钻孔长度范围内形成环绕隧道掘进轮廓线的预加固圈；S03.由掘进掌子面沿隧道掘进方向进行隧道掘进作业，掘进深度不超出已形成预加固圈深度范围；S04.将已掘进段划分成预锚固作业区和衬砌作业区，同步进行施工作业；S05.由预锚固作业区重复进行步骤S01至步骤S04作业，直至完成高地应力大变形隧道掘进施工。

技术领域

本发明涉及隧道施工工法技术领域，尤其涉及一种高地应力大变形隧道预锚固快速掘进施工方法。

背景技术

随着我国交通设施的快速发展和逐步完善，公路和铁路交通网络不断地向更复杂艰险的崇山峻岭地区延伸，隧道工程将面临前所未有的复杂地质条件的挑战，修建于西南部高海拔山区的川藏铁路便是其中的典型工程。其中，大断面隧道开挖所遇到的软质岩大变形问题也是一大挑战。传统的隧道掘进施工采用分层分部开挖法、台阶开挖法等方法，通过减小隧道开挖临空面，以保证施工掌子面和周边围岩的稳定，并采用环隧道的长短组合锚杆或恒阻锚杆或可伸缩钢架等进行围岩加固，根据对加固效果的量测进行措施的调整、多工法的转换，导致施工掌子面多次扰动、施工工序繁杂、施工进度缓慢，使得隧道施工的安全性、效率性、经济性均处于劣势，成为制约高地应力软岩大变形隧道施工的一大“难题”。

目前常用的主动加固围岩方法多采用锚杆径向加固，此方法存在以下不足：

一、开挖后再对围岩进行径向加固，开挖即有应力释放、围岩松弛，其加固作用有限；

二、仅做到了主动加固，但未做到超前预加固；

三、锚杆根数多而长，工序复杂工效低；

四、无法达到快速掘进。

因此，提供一种能既可超前加固围岩又可提高工效的高地应力大变形隧道预锚固快速掘进施工工法，对川藏铁路等复杂艰险山区高地应力软岩隧道的修建，有着非常重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高地应力大变形隧道预锚固快速掘进施工方法，在确保高地应力大变形隧道结构安全的前提下，可以大幅提高高地应力隧道受围岩大变形影响的施工工效，节约工程成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的一种高地应力大变形隧道预锚固快速掘进施工方法，包括如下步骤：

S01.在掘进掌子面上布设超前钻孔，超前钻孔在隧道掘进轮廓线外0～8米范围内沿隧道掘进方向以固定角度呈扩散状布设；

S02.在各超前钻孔内安装预应力加固构件并注浆，对超前核心区围岩施加预应力，在超前钻孔长度范围内形成环绕隧道掘进轮廓线的预加固圈；

S03.由掘进掌子面沿隧道掘进方向进行隧道掘进作业，掘进深度不超出已形成预加固圈深度范围；

S04.将已掘进段划分成预锚固作业区和衬砌作业区，同步进行施工作业；

S05.由预锚固作业区重复进行步骤S01至步骤S04作业，直至完成高地应力大变形隧道掘进施工。

本发明的有益效果主要体现在如下方面；

一、对大变形隧道真正的实现了围岩的原岩主动超前预加固，受力合理，传力明确，并结合原有普通隧道支护体系中的工序，消除二次加固工序，提高了工效；

二、对隧道掘进段掌子面周边进行预锚超前加固，在此加固前提下，可对隧道进行全断面开挖；