[发明专利]预防围岩高地应力状态下坍塌的隧道内支护结构施工方法

说明书

本发明涉及一种预防围岩高地应力状态下坍塌的隧道内支护结构施工方法，该方法在隧道拱部范围施工覆盖已探测溶腔范围的环向管棚，再采用三台阶临时仰拱法法进行隧道开挖，接着进行主钢拱架的施工，并进行初支挂网锚喷，布设监控测点，然后施作副钢拱架，并用双层拱架连接机构将主钢拱架和副钢拱架连成一个支撑体系，再然后进行防水、排水层的铺设，最后在拆除副钢拱架后，进行仰拱和二衬的施工。本发明通过超长钢管棚与主、副钢拱架、初衬等隧道支护手段相结合，可以有效降低该地区软弱围岩、隧道洞内涌水突泥等对隧道结构层的影响。

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，具体涉及预防围岩高地应力状态下坍塌的隧道内支护结构施工方法。

背景技术

在隧道施工中，在富水、软岩、高地应力等情况下，伴随着隧道开挖常出现洞内涌水、突泥等地质灾害，引起隧道开挖工作面发生坍塌、进洞口段发生冒顶等严重施工事故，不仅危及施工人员生命安全，而且阻碍施工正常进行、延长施工工期等。隧道开挖时在洞口断面处大多会产生应力集中现象，隧道开挖至洞内一段距离后应力一般比较均匀，因此针对洞口段围岩稳定性的研究与支护方案相对较多。但是在高地应力状态下的围岩地区进行隧道开挖时，还容易出现洞内塌方、大量涌水等严重地质灾害，需要后期进行补救，不仅耽误工期，也存在严重施工隐患。如何在保证特殊围岩、复杂地质条件下隧道施工进度、效率的同时，提高施工安全性，保证施工人员安全，成为现今隧道复杂地质条件下施工的一大难点。

发明内容

本发明的目的是提供一种预防围岩高地应力状态下坍塌的隧道内支护结构施工方法，提高施工作业面安全性，有效降低软弱富水围岩对隧道支护结构层的影响。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种预防围岩高地应力状态下坍塌的隧道内支护结构施工方法，所述支护结构设置在隧道内，包括由外向内依次分层设置的管棚、主钢拱架、初衬和副钢拱架，管棚打设在隧道拱部，并沿隧道纵向延伸，延伸范围大于隧道顶部的溶腔范围，主钢拱架沿隧道间隔设置，并顺次纵向连接以形成第一纵向连接系，副钢拱架沿隧道间隔设置，并顺次纵向连接以形成第二纵向连接系，主钢拱架和相邻的副钢拱架之间通过双层拱架连接机构连接，将第一纵向连接系和第二纵向连接系连成一个整体，所述的初衬设置在主钢拱架和副钢拱架之间；该支护结构的施工方法包括如下步骤：

步骤一，在探明隧道内围岩溶腔范围后，以之前施工的封堵墙作为导向，在隧道拱部设置一环管棚，管棚端头嵌入基岩不少于5m，管棚覆盖范围包括并大于溶腔范围；

步骤二，采用三台阶临时仰拱法进行隧道开挖，各步台阶一次开挖长度为2～3m，下台阶开挖后紧跟仰拱；

步骤三，开挖结束后，沿开挖的隧道施作主钢拱架，相邻两排主钢拱架间以纵向钢筋连接，使得所有主钢拱架形成纵向连接系，主钢拱架安装完成后与锁脚锚管采用U型钢筋环连接，锁脚钢管下倾角20～40°设置，每一主钢拱架与双层拱架连接机构的一端连接，双层拱架连接机构的另一端用于和副钢拱架连接；

步骤四，钢拱架铺设完成后及时跟进初支，在隧道拱部临空范围采用锚网喷加强防护，并布设监测点，以监控初衬变形情况；

步骤五，待步骤四施工的初衬达到设计强度后，进行副钢拱架的施作，副钢拱架通过双层拱架连接机构与对应的主钢拱架相连，相邻的副钢拱架之间通过纵向钢筋连接，形成纵向连接系，得到所述的支护结构；

所述封堵墙与初支背后岩体采用两排砂浆锚杆连接，砂浆锚杆环向间距1m，嵌入封堵墙1m，嵌入基岩1.5m，封堵墙基础埋入回填体不小于0.5m，且封堵墙基底与回填体之间通过钢花管连接，钢花管嵌入封堵墙1m，嵌入回填体2m，并对封堵墙基底和回填体注浆固结。

管棚中的钢管环向间距40cm，纵向搭接长度3m，钢管管壁四周钻孔，在同一环向上，钻孔呈梅花形布置。

在管棚的钢管中注水泥水玻璃浆液，注浆初压0.5MPa，增大至终压2.0MPa，注浆施作结束后采用1：1水泥砂浆回填钢管。

钢管接头在纵向上错开设置。