非对称挤压型变形隧道的开挖支护方法
【专利摘要】本发明涉及一种非对称挤压型变形隧道的开挖支护方法，包括：步骤1，根据主应力与围岩的位置关系，将围岩划分为上部大变形区、上部应力集中区、下部大变形区和下部应力集中区；步骤2，根据围岩的受力和变形特征，将隧道开挖平面分为第一区、第二区、第三区和第四区；步骤3，对上部大变形区内未开挖的围岩进行第一超前小导管支护；步骤4，对第一区进行开挖，并对第一区对应的围岩进行预留变形量和定位弧线超挖。本发明使得隧道支护成本大大降低，大大提高了施工效率。
【专利说明】非对称挤压型变形隧道的开挖支护方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及地质领域，特别是涉及一种非对称挤压型变形隧道的开挖支护方法。【背景技术】
[0002]软岩隧道的特点是围岩软弱、地应力较高、压强比高、径向变形显著等特点，自稳定性差，容易引起隧道结构破裂、底板隆起，工程危害巨大。目前国内外对软岩隧道的大变形处理多为围岩的加固技术，归纳起来，主要有对围岩进行长锚索支护、刚柔结合支护、释放地应力、超前加固等支护手段。这些措施在国际上很早就进行了应用，且在国内的关角隧道、乌鞘岭隧道、家竹箐隧道、宜万铁路堡镇隧道，意大利Simplon隧道等工程中也进行过应用，积累了丰富的经验和技术，但对于具有强烈方向性的非对称挤压型变形隧道而言，全断面的强支护方法造成支护成本上升，围岩变形控制不协调。从已有的工程应用效果反馈可知，仅仅依赖单一的强支护无法达到完全控制大断面围岩的挤压大变形破坏，对于具有较强方向性的软岩隧道的挤压型大变形破坏，全断面整体强支护方法在经济上较为浪费，且过强的支护控制措施意味着大量的支护作业，造成资源浪费和施工时间过长，围岩变形控制也不协调，衬砌结构受力大易破坏，既不经济也不安全。
[0003]总体上来说以上方法都是通过柔性的方法释放高地应力，再加以刚性方法进行支护。这种“刚柔并济”地对软岩隧道进行支护思路是正确的。但都是基于针对隧道的全断面而提出的，高地应力挤压型软岩隧道围岩的力学行为具有强烈的方向性。传统的全断面的强支护方法造成支护成本上升，且过强的支护控制措施意味着围岩变形小、结构受力大，且大量的支护作业，造成资源浪费和施工时间过长，围岩变形控制也不协调，结构受力不均容易开裂破坏。故当前国内外对于软岩隧道的非对称挤压型大变形控制基本处于空白状态。随着公路等交通工程中高应力特长穿山隧道越来越多，非对称挤压型大变形软岩隧道也日益增多，因此，该问题亟待解决。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种支护成本低、施工效率高的非对称挤压型变形隧道的开挖支护方法。
[0005]为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供了一种非对称挤压型变形隧道的开挖支护方法，其特征在于，包括:步骤1，根据主应力与围岩的位置关系，将围岩划分为上部大变形区、上部应力集中区、下部大变形区和下部应力集中区；步骤2，根据围岩的受力和变形特征，将隧道开挖平面分为与上部大变形区、上部应力集中区、下部大变形区和下部应力集中区的位置一一对应的第一区、第二区、第三区和第四区；步骤3，对上部大变形区内未开挖的围岩进行第一超前小导管支护，并对上部应力集中区和下部应力集中区进行第二超前小导管支护；步骤4，对第一区进行开挖，并对第一区对应的围岩进行预留变形量和定位弧线超挖；步骤5，对弧线超挖部分喷射钢纤维混凝土，并对上部大变形区的围岩进行长锚杆加密支护；步骤6，利用钢拱架对开挖部分进行支护，然后复喷混凝土 ；步骤7，对第二区、第三区和第四区进行开挖，并对开挖后的围岩采用系统锚杆支护。
[0006]进一步地，在步骤7中，对第三区开挖时，在隧道底部施作应力释放槽，等变形释放完后灌浆填注，并在隧道底部施做仰拱。
[0007]进一步地，第一超前小导管支护的加固区的长度为隧道洞径直径的0.3-0.4倍，环向间距为20_60cm，外插角为10~30。。
[0008]进一步地，第二超前小导管支护的加固区长度为隧道洞径直径的0.2-0.3倍，环向间距为30cm。
[0009]进一步地，弧线超挖的超挖宽度为隧道洞径直径的0.6-0.7倍。
[0010]进一步地，弧线超挖的最大超挖深度为:
[0011]
【权利要求】
1.一种非对称挤压型变形隧道的开挖支护方法，其特征在于，包括: 步骤1，根据主应力(O1, O3)与围岩的位置关系，将围岩划分为上部大变形区(5)、上部应力集中区(6)、下部大变形区(6’)和下部应力集中区； 步骤2，根据围岩的受力和变形特征，将隧道开挖平面分为与所述上部大变形区(5)、上部应力集中区(6)、下部大变形区(6’)和下部应力集中区的位置一一对应的第一区(I)、第二区(2)、第三区(3)和第四区(4)； 步骤3，对所述上部大变形区(5)内未开挖的围岩进行第一超前小导管支护(14)，并对所述上部应力集中区(6)和所述下部应力集中区进行第二超前小导管支护(15)； 步骤4，对所述第一区(I)进行开挖，并对所述第一区(I)对应的围岩进行预留变形量和定位弧线超挖； 步骤5，对所述弧线超挖部分喷射钢纤维混凝土(8)，并对所述上部大变形区(5)的围岩进行长锚杆加密支护(11); 步骤6，利用钢拱架(8)对所述开挖部分进行支护，然后复喷混凝土(9)； 步骤7，对所述第二区(2)、第三区(3)和第四区(4)进行开挖，并对开挖后的围岩采用系统锚杆支护(12)。
2.根据权利要求1所述的开挖支护方法，其特征在于，在步骤7中，对所述第三区(3)开挖时，在隧道底部施作应力释放槽(13)，等变形释放完后灌浆填注，并在隧道底部施做仰批Jy λ ο
3.根据权利要求1或2所述的开挖支护方法，其特征在于，所述第一超前小导管支护(14)的加固区的长度为隧道洞径直径的0.3-0.4倍，环向间距为20-60cm，外插角为10~30。。
4.根据权利要求1至3所述的开挖支护方法，其特征在于，所述第二超前小导管支护(15)的加固区长度为隧道洞径直径的0.2-0.3倍，环向间距为30cm。
5.根据权利要求1至4所述的开挖支护方法，其特征在于，所述弧线超挖的超挖宽度为隧道洞径直径的0.6-0.7倍。
6.根据权利要求5所述的开挖支护方法，其特征在于，所述弧线超挖的最大超挖深度为:
7.根据权利要求1至6所述的开挖支护方法，其特征在于，所述步骤5中，钢纤维混凝土(8)的混凝土喷射厚度为5-lOcm，所述长锚杆加密支护(11)的长度为0.5D~0.8D，环纵间距为 80cmX80cm。
8.根据权利要求1至7所述的开挖支护方法，其特征在于，所述步骤6中，复喷混凝土(9)的厚度为15~20cm。
9.根据权利要求1至8所述的开挖支护方法，其特征在于，所述步骤7中，系统锚杆支护(12)的加固区长度为隧道洞径直径的0.3-0.5倍，环纵间距为100X80cm。
10.根据权利要求2所述的开挖支护方法，其特征在于，所述应力释放槽(13)的宽度和/或深度为隧道洞 径直径的0.1倍。
【文档编号】E21D11/00GK103590834SQ201310594350
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2013年11月21日
【发明者】陈国庆, 李天斌, 冯学钢, 何雁, 何成, 陈超 申请人:成都理工大学