[发明专利]山区软弱围岩小净距隧道中夹岩稳定性控制方法

摘要

本发明提供一种山区软弱围岩小净距隧道中夹岩稳定性控制方法，包括：一、查阅地质勘查报告，确定施工现场地质围岩等级；查阅隧道设计与施工方案，确定中夹岩厚度，隧道单洞跨度；判断是否符合采用本方法的工程条件；二、查阅隧道设计与施工方案，确定中夹岩高度、钢拱架间距以及钢拱架所选用工字钢的型号和翼缘宽度；查阅地质勘查报告，确定围岩孔隙率；三、确定注浆小导管超前注浆管加工参数；四、确定纵向钢梁加工参数；五、施工超前注浆强化加固；六、施工纵向钢梁加固。本发明有效减小小净距隧道中夹岩的变形和作用在支护结构上的荷载，提高钢拱架稳定性，减小因先行洞、后行洞不对称施工引起的剪切应力，强化支护结构，简化施工工艺。

主权项

1.一种山区软弱围岩小净距隧道中夹岩稳定性控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：第一步、查阅地质勘查报告，确定施工现场地质围岩等级；查阅隧道设计与施工方案，确定中夹岩厚度D，隧道单洞跨度B；判断是否符合采用本方法的工程条件；第二步、查阅隧道设计与施工方案，确定中夹岩高度H、钢拱架间距d₁以及钢拱架所选用工字钢的型号和翼缘宽度d₂；查阅地质勘查报告，确定围岩孔隙率n；第三步、确定超前注浆管加工参数，参数包括：超前注浆管材质、超前注浆管长度L、超前注浆管外径、超前注浆管壁厚、超前注浆管的圆环钢筋箍外径、超前注浆管溢浆孔孔径及孔距；第四步、确定纵向钢梁加工参数，参数包括：纵向钢梁材质、纵向钢梁腹板长度、纵向钢梁翼缘长度、纵向钢梁焊接端形式；第五步、施工超前注浆强化加固，包括：(1)隧道开挖前，根据施工现场地质围岩等级，沿开挖面和中夹岩的连接线布设超前注浆孔；第五步的(1)中，所述超前注浆孔分为先行洞超前注浆孔、后行洞超前注浆孔，其中：先行洞超前注浆孔最底部布设点位于先行洞拱脚处；后行洞超前注浆孔沿隧道环向布设位置与先行洞超前注浆孔沿隧道环向布设位置交错布设，后行洞超前注浆孔沿隧道纵向布设位置与先行洞超前注浆孔沿隧道纵向布设位置对称布设；所述沿隧道环向布设间隔为布设点与其下部临近布设点的垂直距离；所述沿隧道纵向布设间隔为布设点与其沿隧道轴向临近布设点的水平距离；所述先行洞超前注浆孔沿隧道环向布设间隔为l₁，l₁按下式计算：式中：β为布设间隔控制系数，在IV级围岩条件下β取为1.0，在V级围岩条件下β取为0.8，在VI级围岩条件下β取为0.6；l₀₁为先行洞布设间隔基准值，取为0.5m；H₀₁为先行洞布设高差基准值，取为0.2m；H₁为该布设点下部的临近布设点至隧道拱脚的垂直高度，m；H为中夹岩高度，m；所述先行洞超前注浆孔沿隧道纵向布设间隔为l₂，l₂按下式计算：式中：l₁为该先行洞超前注浆孔布设点沿隧道环向布设间隔，m；所述后行洞超前注浆孔沿隧道环向布设间隔为l₃，l₃按下式计算：式中：β为布设间隔控制系数；l₀₂为后行洞布设间隔基准值，取为1m；H₀₂为后行洞布设高差基准值，取为0.4m；H₁为该布设点下部的临近布设点至隧道拱脚的垂直高度，m；H为中夹岩高度，m；所述后行洞超前注浆孔沿隧道纵向布设间隔为l₄，l₄按下式计算：式中：l₃为该后行洞超前注浆孔布设点沿隧道环向布设间隔，m；(2)采用冲击风钻进行超前注浆孔钻孔；钻孔后彻底清孔，利用冲击风钻将超前注浆管顶入超前注浆孔中，注入注浆浆液，单管注浆量为Q，注浆压力为P；第五步的(2)中：所述超前注浆孔轴向水平且与隧道轴线成45°，超前注浆孔直径大于超前注浆管外径10mm，超前注浆孔孔深比超前注浆管长度L小20cm；所述注浆浆液选用超细水泥‑水玻璃双浆液，其中：浆液水灰比为1：1，水泥浆和水玻璃体积比为2：1；所述单管注浆量Q在先行洞施工超前注浆强化加固时为先行洞单管注浆量Q₁、在后行洞施工超前注浆强化加固时为后行洞单管注浆量Q₂，其中：所述先行洞单管注浆量Q₁按下式计算：式中：n为围岩孔隙率；R₁为先行洞浆液扩散半径，取为0.7l₁；L为超前注浆管长度，m；μ₁为先行洞围岩填充系数，取为0.65；γ为注浆损耗系数，取为1.1；λ为注浆量控制系数，在IV级围岩条件下λ取为1.0，在V级围岩条件下λ取为0.85，在VI级围岩条件下λ取为0.75；所述后行洞单管注浆量Q₂按下式计算：式中：n为围岩孔隙率；R₂为后行洞浆液扩散半径，取为0.7l₃；L为超前注浆管长度，m；μ₂为后行洞围岩填充系数，取为0.25；γ为注浆损耗系数，取为1.1；λ为注浆量控制系数，在IV级围岩条件下λ取为1.0，在V级围岩条件下λ取为0.85，在VI级围岩条件下λ取为0.75；所述注浆压力P在先行洞施工超前注浆强化加固时为先行洞注浆压力P₁、在后行洞施工超前注浆强化加固时为后行洞注浆压力P₂；其中：所述先行洞注浆压力P₁按下式计算：P₁＝η₁l₁式中：η₁为先行洞注浆控制系数，取为1.3；l₁为先行洞超前注浆孔沿隧道环向布设间隔，m；所述后行洞注浆压力P₂按下式计算：P₂＝η₂l₃式中：η₂为后行洞注浆控制系数，取为1.1；l₃为后行洞超前注浆孔沿隧道环向布设间隔，m；第六步、施工纵向钢梁加固，包括：(1)在隧道完成钢拱架的施工后，在各排钢拱架之间施作纵向钢梁：对于IV级围岩，纵向钢梁施作位置为拱脚处、距离拱脚0.3H和0.7H处；对于V级围岩，纵向钢梁施作位置为拱脚处、距离拱脚0.2H、0.5H和0.9H处；对于VI级围岩，纵向钢梁施作位置为拱肩处、拱脚处、距离拱脚0.2H、0.4H、和0.7H处；(2)将纵向钢梁平置于钢拱架之间，保持腹板水平，将纵向钢梁的突出腹板置于钢拱架翼缘之间，采用焊接方式在纵向钢梁焊接端将纵向钢梁和钢拱架连接。