[发明专利]水平旋喷桩和超前注浆导管组合超前支护富水残积土地层小断面隧道施工方法

说明书

一种水平旋喷桩和超前注浆导管组合超前支护富水残积土地层小断面隧道施工方法，包括如下步骤：沿隧道拱部轮廓线布置超前注浆导管，在隧道掌子面按梅花桩布置水平旋喷桩，形成超前注浆导管和水平旋喷桩的超前支护结构。本发明是针对富水残积土地层小断面隧道施工现场实际问题，提出的一种新的施工方法。采用本发明可以有效防止富水残积土地层小断面隧道掌子面变形、涌水、围岩坍塌等隧道病害现象发生，较常见的水平旋喷桩隧道拱部环形加固，减少了水平旋喷桩的施作桩数，控制了施工成本，为富水残积土地层小断面隧道的施工提供了安全保障。

技术领域

本发明属于隧道预支护技术领域，特别涉及一种水平旋喷桩和超前注浆导管组合超前支护富水残积土地层小断面隧道施工方法。

背景技术

随着国家经济的发展，基础设施建设稳步推进，各种输水工程日趋增多，其中库区地下小断面隧道多处丘岭、山区地带，穿越地层复杂，增加了工程建设中的不稳定因素。雨季时，地下水受降雨影响而充裕，小断面隧道开挖至残积土地层，残积土层遇水呈流塑状，无自稳性，极易软化崩解，导致隧道掌子面出现坍塌与突水现象，且在富水残积土地层中注浆扩散效果不佳，小断面隧道内施工作业空间狭小，给施工造成了极大的困难。

隧道工程中常见的超前支护手段有：超前大管棚、掌子面玻璃纤维锚杆注浆加固、超前注浆导管注浆、水平旋喷桩、帷幕注浆等，但由于富水残积土地层中注浆扩散效果不佳，注浆类的支护方式在施工中加固效果往往达不到设计要求，导致支护加固失败，而超前大管棚也因施工作业空间限制，无法采用。

发明内容

针对现有技术中对富水残积土地层小断面隧道适用性差的技术问题，本发明提出一种水平旋喷桩和超前注浆导管组合超前支护富水残积土地层小断面隧道施工方法，对隧道拱顶提供支撑的同时，对掌子面后方富水残积土层进行加固，有效减小了隧道围岩与掌子面的变形，杜绝了突水现象发生，避免隧道发生坍塌，保证施工安全，控制施工成本，加快施工进度。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：提供一种水平旋喷桩和超前注浆导管组合超前支护富水残积土地层小断面隧道施工方法，包括以下步骤：

(1)在掌子面开挖初喷完成后进行钢拱架安装，同时在隧道左右拱脚位置布置锁脚锚杆，将钢架与锚杆焊接在一起，确保钢架的整体稳定性。

(2)在隧道在开挖轮廓线位置倾斜布置超前注浆导管，超前注浆导管尾部与钢拱架焊接牢固，通过超前注浆导管对隧道开挖前方拱部进行加压注浆形成固结的拱顶；

(3)在隧道掌子面采用旋喷桩机按梅花形倾斜布置水平旋喷桩，在掌子面后方形成圆柱状水泥黏性土砂混合固结体，即水平旋喷桩。

所述超前注浆导管的前端为尖锥形，尾部焊接有钢筋加劲箍，管壁上钻有梅花型钻眼，钻眼眼孔为出浆孔，尾部长度不小于1米作为不钻孔的止浆段。

所述超前注浆导管直径为φ38，4米长无缝钢管，超前注浆导管按照纵向间距4.0米一环布置，环向间距0.3米，外插角为15°，超前注浆导管搭接长度不小于1.0米，

所述超前注浆导管灌浆浆液采用水泥-水玻璃双液浆，超前支护灌浆压力为0.5-1.0MPa，灌浆浆液扩散范围至管周0.3～0.5米，超前支护范围为顶拱180°范围。

所述水平旋喷桩使用的旋喷材料是水泥浆，水泥标号为C20，水平旋喷桩的注浆压力为30MPa。

所述水平旋喷桩外倾角为5°-10°，桩径为0.6米，桩间距为1米，桩长为6米。水平旋喷桩的钻机拔钻速度为50cm/min，钻机转速为20r/min。

步骤(1)所述锚杆参数为φ22，长度为2米，间距1米；刚拱架参数为14工字钢，间距1m。

步骤(2)所述超前注浆导管包括多个沿初期支护的拱部的环向等间距布设的超前注浆导管。

本发明具有以下的有益效果：