一种隧道局部塌方的治理方法
【专利摘要】本发明公开了一种隧道局部塌方的治理方法。是采用波纹管制作与隧道截面形状相同的支护体，将支护体推进至隧道塌方影响段及塌方体内，实施对塌方体的清理或采用对塌方影响段的隧道围岩及塌方体位置的围岩进行注浆、固结后，将支护体推进至塌方体内，实施对塌方体的清理。本发明克服了现有技术施工工序复杂、资源消耗量大、施工周期长的缺点，特别是克服了现有技术不能对松散岩土体进行完全封闭式防护，严重威胁施工人员的人身安全及设备安全的缺陷，有效提高了施工的安全性。本发明采用钢波纹管在隧道内全封闭式防护，有效节省工期、保障隧道稳定安全，有效减少工字钢支撑、钢格栅支护等工序及用钢量。适于工程上的应用。
【专利说明】一种隧道局部塌方的治理方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种隧道局部塌方的治理方法，涉及建筑工程施工【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前隧道塌方治理主要有注浆管棚法、导管注浆法等方法。
[0003]注浆管棚法、导管注浆法，两者都是从工作面钻孔，打入管棚或导管，实施注浆；他们利用管棚或导管的超前支承作用及注浆对围岩改良作用来加固围岩，加固强度大，支护稳定，在工程上得到了大量使用，加固围岩的效果完全满足施工工艺要求。但是，上述两种方法都必须采用工字钢与钢格栅组成的支护系统对已开挖部分进行支撑，且注浆、开挖、支撑等工序需按顺序进行。支撑时，工字钢与钢格栅的组装、支护都是在工作面上进行，因此，进行支护时，不能实施开挖，开挖时，不能进行支护，导致工艺实施周期长，工艺复杂；另外，在工作面进行工字钢与钢格栅的组装、支护时，经常发生掉块，严重威胁施工人员的人身安全及设备的安全。另外，钢格栅有一定尺寸的网孔，对掉块的产生亦不能完全预防。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种施工工艺简单、周期短、施工安全性好的隧道局部塌方的治理方法。
[0005]本发明一种隧道局部塌方的治理方法，包括如下步骤:
[0006]步骤一、在隧道塌方位置一侧的塌方影响段以外，用钢板制作至少2个支护体，每一个支护体的横截面与隧道轮廓形状相同；每一个支护体沿隧道轴线方向的长度为1-2米;
[0007]步骤二、将第一支护体推进至隧道塌方影响段，然后，将第二支护体与第一支护体同轴线连接为一体并推进至隧道塌方影响段，重复上述步骤，直至将多个支护体同轴线连接为一体并推进至隧道塌方影响段，对隧道塌方影响段实施有效支撑后且第一支护体进入塌方体内，对第一支护体内的塌方体进行清理；
[0008]步骤三、完成第一支护体内的塌方体清理后，在支护体最后端重新同轴线连接新的支护体并将支护体整体继续推进至塌方体内推进，完成推进后，继续清理第一支护体内的塌方体；
[0009]步骤四、重复步骤三，直至多个同轴线连接为一体的支护体贯穿整个塌方体并对隧道塌方影响段实施有效支护。
[0010]本发明一种隧道局部塌方的治理方法，包括如下步骤:
[0011]步骤一、从隧道塌方位置一侧的塌方影响段开始对隧道围岩进行注浆、固结，注浆位置逐步向隧道塌方位置推进；同一横截面上相邻注浆点的环向间距为0.6-1.5米；
[0012]步骤二、在隧道塌方位置一侧，用钢板制作至少2个支护体，每一个支护体的横截面与隧道轮廓形状相同；每一个支护体沿隧道轴线方向的长度为1-2米，将第一支护体推进至隧道塌方影响段，然后，将第二支护体与第一支护体同轴线连接为一体并推进至隧道塌方影响段，重复上述步骤，直至将多个支护体同轴线连接为一体并推进至隧道塌方段；当有一个注浆位置到达塌方体边缘位置，并完成对隧道轮廓线以外区域进行注浆、固结后，将第一支护体推进至塌方体内并完成塌方影响段的支护后，清理第一支护体内的塌方体；
[0013]步骤三、完成第一支护体内的塌方体清理后，在第一支护体前端再次对塌方体位置的隧道轮廓线以外区域注浆、固结，然后在塌方影响段外继续拼装钢波纹管且同轴线连接为一体，继续推进至塌方体内，完成推进后，清理第一支支护体内的塌方体；
[0014]步骤四、重复步骤三，直至多个同轴线连接为一体的支护体贯穿整个塌方体。
[0015]本发明一种隧道局部塌方的治理方法，支护体采用钢板成型为隧道轮廓形状，尺寸与隧道轮廓尺寸相匹配。
[0016]本发明一种隧道局部塌方的治理方法，钢板屈服强度> 345MPa，抗拉强度彡470MP，管壁厚度彡6_。
[0017]本发明一种隧道局部塌方的治理方法，支护体采用波纹钢板成型。
[0018]本发明一种隧道局部塌方的治理方法，波纹钢板表面采用镀锌防腐处理。
[0019]本发明一种隧道局部塌方的治理方法，相邻注浆点的环向间距为0.6-1.5米。
[0020]本发明一种隧道局部塌方的治理方法，注浆采用注浆机进行，向隧道围岩中注入水泥浆。
[0021]本发明一种隧道局部塌方的治理方法，水泥浆注入至隧道轮廓线以外的围岩或塌方体中。
[0022]本发明中所述塌方影响段通常是指距塌方位置一侧边缘50米以内的因受塌方影响而出现的围岩及支护体不稳定的隧道区域。
[0023]采用如上技术方案的本发明，其有益的效果是:
[0024]对上部塌方体进行注浆固结，使其具有一定的强度和支撑能力，在对下部隧道轮廓线以内的塌方体进行开挖时，可减少以致阻止轮廓线以外的塌方体继续下移，为钢波纹管的继续插入起到减小其与塌方体的摩擦的作用，有利于钢波纹管的顺利推进。
[0025]将钢波纹管插入塌方体内，可有效防止上部松散塌方体的继续垮落，维护隧道围岩的稳定，由于钢波纹管的波纹形状，使其具有一定的刚度，可作为隧道初支和永久性支护，起到一定的支护作用。同时注浆固结部位的支撑能力可减小钢波纹管所受的上部荷载，二者起到相辅相成的作用。在施工过程中，由于钢波纹管具有良好的整体性，因此不需对塌方段隧道进行其他处理，可节省施工时间。
[0026]通过本方法进行隧道塌方治理，可消除注浆、开挖、支撑工序不能同时进行的缺点，在工作面注浆的同时，波纹管可继续拼装，有效地克服了现有技术施工工序复杂、资源消耗量大、施工周期长的缺点，特别是克服了现有技术不能对松散岩土体进行完全封闭式防护，即使围岩稳定，也存在掉块的现象，解决了现有技术进行支护及无支护开挖时存在掉块而严重威胁施工人员的人身安全及设备安全的缺陷，有效提高了施工的安全性。本发明采用的钢波纹管可在隧道内完成全封闭式防护，有效减少了工字钢支撑、钢格栅支护等工序以及用钢量，能有效防止塌方的进一步发展。钢波纹管法治理隧道塌方，有着现有技术无可比拟的优越性。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]附图1为钢波纹管单体结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]由于雨季地表水的渗透，岩层软化，加之断层破碎带与隧道交叉，岩体节理裂隙发育，某隧道K117+180?K117+142段发生塌方:
[0029]对比例:采用注浆管棚法施工
[0030](I)根据测量数据，在距离塌方段边缘Sm的塌方影响段范围内对围岩进行注浆加固，采用Φ42小导管，导管长度不小于4m，环向间距40cm，搭接长度不小于lm，同时增加118工字钢进行支护，钢拱架间距1.0m。
[0031](2)钢拱架施工完毕后，立即施做C25喷射混凝土，及时进行封闭，并对拱架至坍塌处初支开裂部位进行补喷，补喷时先将开裂部分清除，以确保施工时人员安全。
[0032](3)钢拱架施工完毕后开始对前方坍塌段全环布设Φ76注浆管棚径向注浆加固，导管长9m，环向间距50cm，搭接距离不小于3m。
[0033](4)待塌方体注浆固结强度及超前支护强度达到设计要求后，对塌方段进行开挖。采用三台阶法，必要时使用双侧壁导坑法进行掘进，逐段清理塌方体并扩大开挖轮廓线20cm,随即初喷5cm混凝土，架设I20B工字钢支撑(间距为50cm)。并用Φ42小导管锁脚并注浆，必要时可施工临时仰拱，钢支撑架设后应立即复喷到位。重复此布置，直至贯通整个塌方段。
[0034]采用注浆管棚法施工，对距离塌方段边缘Sm范围内注浆并立工字钢，其中注浆需用时6天，架设工字钢支承需用时2天，待工字钢支承施做完毕后，对坍塌段施做管棚注浆，有效进尺约为5m，施工时间3天，注浆结束后采用三台阶法开挖前方塌方体，然后架设工字钢支承并进行锁脚注浆，此5m段内的开挖和支护工作需用时5天。以此工序进行施工直至贯通整个塌方段。以此方法施工，塌方段需注浆8次，总工期约为:T = 6+2+(3+5) X 8 =72d。
[0035]实施例1:钢波纹管法施工
[0036]步骤一、在隧道塌方位置一侧的塌方影响段以外，用钢板制作多个支护体，每一个支护体的横截面与隧道轮廓形状相同；每一个支护体沿隧道轴线方向的长度为1.25米；本实施例中，考虑距隧道塌方位置一侧8米以内为塌方影响段；
[0037]步骤二、采用重型机械，如挖掘机、推土机、铲车等，将第一支护体推进至隧道塌方影响段，然后，将第二支护体与第一支护体同轴线连接为一体并推进至隧道塌方影响段，重复上述步骤，直至将多个支护体同轴线连接为一体并推进至隧道塌方段，对隧道塌方影响段实施有效支撑后且第一支护体进入塌方体内，对第一支护体内的塌方体进行清理；支护体之间采用螺栓紧固连接，螺母预紧力扭矩为340N.m±70N.m ；
[0038]步骤三、完成第一支护体内的塌方体清理后，在支护体最后端重新同轴线连接新的支护体并将支护体整体继续推进至塌方体内推进，完成推进后，继续清理第一支护体内的塌方体；
[0039]步骤四、重复步骤三，直至多个同轴线连接为一体的支护体贯穿整个塌方体并对隧道塌方影响段实施有效支护。
[0040]本实施例中，波纹钢板表面采用镀锌防腐处理，钢板屈服强度> 345MPa，抗拉强度彡470MP，管壁厚度彡6_。
[0041]本实施例处理该塌方段实际耗时为:钢波纹管的拼装速度大约为每天3m，8m塌方影响段内钢波纹管的拼装及推进工作约用时3天。钢波纹管的拼装以及推入塌方体和清理塌方体的工作，每6m约用时2.5天。塌方段以6m作为一个支护阶段,约有6.5个。以此方法施工，总工期为:3+2.5X6.5 = 19.25d，约20天。
[0042]实施例2:钢波纹管注浆法施工
[0043]步骤一、从隧道塌方位置一侧距离塌方段边缘Sm的塌方影响段开始对隧道围岩进行注浆、固结，注浆位置逐步向隧道塌方位置推进；同一横截面上相邻注浆点的环向间距为I米，小导管长度不小于4m，搭接距离不小于Im ；
[0044]步骤二、在隧道塌方位置一侧，用钢板制作多个支护体，每一个支护体的横截面与隧道轮廓形状相同，每一个支护体沿隧道轴线方向的长度为1.25米，支护体之间同轴线连接为一体，采用螺栓紧固连接，螺母预紧力扭矩为340N.m±70N.m ;当有一个注浆位置到达塌方体边缘位置，并完成对隧道轮廓线以外区域进行注浆、固结后，采用重型机械，如挖掘机、推土机、铲车等将第一支护体推进至塌方体内并完成塌方影响段的支护后，清理第一支护体内的塌方体；
[0045]步骤三、完成第一支护体内的塌方体清理后，在第一支护体前端坍塌段全环布设Φ 42注浆小导管径向注浆加固，导管长6m，环向间距0.Sm,搭接长度不小于lm，再次对塌方体位置的隧道轮廓线以外区域注浆、固结，然后，在塌方影响段外继续拼装钢波纹管且同轴线连接为一体，继续推进至塌方体内，完成推进后，清理第一支支护体内的塌方体；
[0046]步骤四、重复步骤三，直至多个同轴线连接为一体的支护体贯穿整个塌方体。
[0047]本实施例中，支护体采用波纹钢板成型，钢板屈服强度> 345MPa，抗拉强度^ 470MP，管壁厚度> 6mm，波纹钢板表面采用镀锌防腐处理；相邻注浆点的环向间距为0.8米；注浆采用注浆机进行，向隧道围岩中注入水泥浆；水泥浆注入至隧道轮廓线以外的围岩或塌方体中。
[0048]本实施例处理该塌方段实际耗时为:对距离塌方段边缘Sm范围内注浆，在注浆同时进行钢波纹管的拼装，拼装速度约为每天3m，拼装速度大于注浆以及塌方段的开挖速度，其工期可包含在其他工作的工期内。钢波纹管拼装的同时完成对距离塌方段边缘8m范围内的支护。注浆工作以及前期的支护工作需用时5天，待其结束后开始对塌方段进行注浆，注浆循环进尺约4m，用时1.5天，注浆结束后将钢波纹管推入塌方体内，然后清理支护下方的塌方体，此5m段内的支护和清理工作需用时I天，以此工序施工直至贯穿整个塌方段。以此方法施工，塌方段需注浆10次，总工期约为:T = 5+(1.5+1) XlO = 30d。
[0049]采用本发明的2种治理方法，若打通塌方段，分别需要工期为:钢波纹管法预计工期为20天，钢波纹管注浆法预计工期29天，而采用注浆管棚法，预计工期72天，本发明方法分别比注浆管棚法节省工期72.22%与58.33%。由于注浆管棚法涉及注浆、工字钢施工、塌方体挖除等的施工工艺，其施工复杂，技术难度大，施工安全隐患较多。而钢波纹管法及钢波纹管注浆法仅涉波纹管拼装施工工艺及注浆，在导管和注浆的施工用料上较少，且波纹管的拼装施工简单快捷、方便安全，在治理隧道塌方的施工应用上有显著的优势。
[0050]以上所描述了本发明的基本原理、主要特征、具体施工方式及顺序，但不以此来限定本发明的保护范围，在不脱离本发明思路和范围的前提下，凡依据本发明专利范围以及说明书内容做所的技术改进、修饰以及变化皆列为本发明专利所涵盖的范围之内并予以保护。
【权利要求】
1.一种隧道局部塌方的治理方法，包括如下步骤: 步骤一、在隧道塌方位置一侧的塌方影响段以外，用钢板制作至少2个支护体，每一个支护体的横截面与隧道轮廓形状相同；每一个支护体沿隧道轴线方向的长度为1-2米； 步骤二、将第一支护体推进至隧道塌方影响段，然后，将第二支护体与第一支护体同轴线连接为一体并推进至隧道塌方影响段，重复上述步骤，直至将多个支护体同轴线连接为一体并推进至隧道塌方段，对隧道塌方影响段实施有效支撑后且第一支护体进入塌方体内，对第一支护体内的塌方体进行清理； 步骤三、完成第一支护体内的塌方体清理后，在支护体最后端重新同轴线连接新的支护体并将支护体整体继续向塌方体内推进，完成推进后，继续清理第一支护体内的塌方体； 步骤四、重复步骤三，直至多个同轴线连接为一体的支护体贯穿整个塌方体并对隧道塌方影响段实施有效支护。
2.一种隧道局部塌方的治理方法，包括如下步骤: 步骤一、从隧道塌方位置一侧的塌方影响段开始对隧道围岩进行注浆、固结，注浆位置逐步向隧道塌方位置推进；同一横截面上相邻注浆点的环向间距为0.6-1.5米； 步骤二、在隧道塌方位置一侧，用钢板制作至少2个支护体，每一个支护体的横截面与隧道轮廓形状相同；每一个支护体沿隧道轴线方向的长度为1-2米，将第一支护体推进至隧道塌方影响段，然后，将第二支护体与第一支护体同轴线连接为一体并推进至隧道塌方影响段，重复上述步骤，直至将多个支护体同轴线连接为一体并推进至隧道塌方段；当有一个注浆位置到达塌方体边缘位置，并完成对隧道轮廓线以外区域进行注浆、固结后，将第一支护体推进至塌方体内并完成塌方影响段的支护后，清理第一支护体内的塌方体； 步骤三、完成第一支护体内的塌方体清理后，在第一支护体前端再次对塌方体位置的隧道轮廓线以外区域注浆、固结，然后在塌方影响段外继续拼装钢波纹管且同轴线连接为一体，继续推进至塌方体内，完成推进后，清理第一支支护体内的塌方体； 步骤四、重复步骤三，直至多个同轴线连接为一体的支护体贯穿整个塌方体。
3.根据权利要求2所述的一种隧道局部塌方的治理方法，其特征在于:注浆采用注浆机进行，向隧道围岩中注入水泥浆。
4.根据权利要求3所述的一种隧道局部塌方的治理方法，其特征在于:水泥浆注入至隧道轮廓线以外的围岩或塌方体中。
5.根据权利要求1或4所述的一种隧道局部塌方的治理方法，其特征在于:支护体采用钢板成型为隧道轮廓形状，尺寸与隧道轮廓尺寸相匹配。
6.根据权利要求5所述的一种隧道局部塌方的治理方法，其特征在于:钢板屈服强度彡345MPa，抗拉强度彡470MP，管壁厚度彡6mm。
7.根据权利要求5所述的一种隧道局部塌方的治理方法，其特征在于:支护体采用波纹钢板成型。
8.根据权利要求5所述的一种隧道局部塌方的治理方法，其特征在于:波纹钢板表面采用镀锌防腐处理。
【文档编号】E21D11/10GK104389612SQ201410674789
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月21日 优先权日:2014年11月21日
【发明者】刘敦文, 褚夫蛟 申请人:中南大学