一种隧道出口段偏压变形处治方法与流程

本发明涉及隧道施工技术领域，特别是涉及一种隧道出口段偏压变形处治方法。

背景技术：

时速为350公里的某高铁双线隧道全长6916m，起讫里程dk490+731-dk497+647,最大埋深439m，dk494+400处线路右侧设一斜井，长1102m，全隧共分进口、斜井及出口三个工区，其中进口工区承担正洞2200m施工，斜井工区承担正洞2666m，出口工区承担正洞2050m。该隧道出口端位于一个高70多米坡度30°～45°的斜坡，浅埋偏压、过岩堆，开挖揭示地质条件很差，岩性为黑色、灰黑色炭质页岩，薄层、破碎状，开挖过程中多次出现初支大面积开裂、严重侵限变形等现象。从出口端进洞63.2米，不得不将掌子面回填反压，迅速进行二衬48米后，停止施工。

现有技术方案中采用的超前管棚和超前小导管、加大钢拱架尺寸、注浆加固等措施，均不能控制初支大面积的严重变形，不能满足施工要求，造成初支侵限，必须返工换拱架复喷混凝土，才能进行二衬，方可保证二衬混凝土的厚度。主要原因是围岩浅埋偏压，且属于挤压性围岩，设计方案中采用的措施针对性不强，不能解决地质灾害。

技术实现要素：

为解决以上技术问题，本发明提供一种隧道出口段偏压变形处治方法，以解决围岩浅埋偏压环境下的隧道施工问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种隧道出口段偏压变形处治方法，包括以下步骤：

第一步，开挖；采用三台阶施工法；

第二步，支立工字钢箱梁拱架；将预制的工字钢箱梁拱架支立于开挖部分，并施作锁脚锚管和连接筋；

第三步，喷射混凝土；

第四步，施作锚索；将锚索的一端与工字钢箱梁拱架相连接，另一端锚固于隧道外的地面上；

第五步，初支径向背后注浆施工；将隧道外围的围岩固结，进一步增加围岩的抗变形能力。

可选的，第一步中，进尺为每循环0.6米。

可选的，所述工字钢箱梁拱架包括两个并列设置的工字钢，所述两个工字钢的形状与隧道的形状相匹配，所述两个工字钢之间设置有连接钢板。

可选的，所述两个工字钢之间的间距为0.15米。

可选的，所述连接钢板尺寸为30厘米×20厘米，厚度为2厘米，所述连接钢板中部设置有半径为7厘米的圆孔。

可选的，所述连接钢板与所述工字钢通过满焊连接。

可选的，相邻所述工字钢箱梁拱架之间间距为0.6米。

可选的，第三步中，喷射混凝土时需预留所述工字钢箱梁拱架上的连接钢板。

可选的，所述锚索与所述工字钢箱梁拱架上的连接钢板相连接。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明中的隧道出口段偏压变形处治方法，采用工字钢箱梁代替普通工字钢，大大增强了支护强度。在隧道中使用锚索加强支护，用以抵抗浅埋偏压和挤压性隧道造成的围岩大变形。初支径向背后注浆，将隧道外一定范围的围岩固结，形成整体，进一步增加围岩的抗变形能力，提高开挖作业时围岩的稳定性，保证作业安全。同时提高围岩自稳厚度和自稳时间，加大初支结构力度，使初支承担70％～90％围岩应力，二衬只承担10％～30％的围岩应力，确保高铁运营安全。浆液采用快硬微膨胀的硫铝酸盐水泥单液浆，对于炭质页岩地质有着非常好的效果。由于炭质页岩地质遇水即化，普通水泥浆不仅起不到固结效果，还会对围岩结构造成很大破坏，导致失稳，而快硬微膨胀的硫铝酸盐水泥则没有这个问题，真正起到了注浆加固的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明隧道出口段偏压变形处治方法的正面结构示意图；

图2为本发明隧道出口段偏压变形处治方法的侧面结构示意图；

图3为本发明隧道出口段偏压变形处治方法中工字钢箱梁的结构示意图；

图4为本发明隧道施工平面示意图。

附图标记说明：1、锚杆；2、锚索；3、岩面；4、初支面；5、锚固钢板；6、掌子面；7、工字钢箱梁；8、工字钢；9、连接板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1所示，本实施例提供一种隧道出口段偏压变形处治方法，包括以下步骤：

第一步，开挖；采用三台阶施工法；进尺为每循环0.6米；

第二步，支立工字钢箱梁7拱架；将预制的工字钢箱梁7拱架支立于开挖部分，并施作锁脚锚管和连接筋；

第三步，喷射混凝土；注意预留锚固钢板5；

第四步，施作锚索2；将锚索2的一端与工字钢箱梁7拱架相连接，另一端锚固于隧道外的地面上；

第五步，初支径向背后注浆施工；将隧道外围的围岩固结，进一步增加围岩的抗变形能力。

于本具体实施例中，如图1-4所示，工字钢箱梁7拱架采用两根间距为0.15米的i25工字钢8，并向两根工字钢8的内表面和外表面设置连接钢板进行满焊连接，连接钢板为30厘米×20厘米×2厘米的钢板，相邻的连接钢板之间的间距为1.5米。

工字钢箱梁7拱架上焊接设置锚固钢板5，锚固钢板5为30厘米×40厘米×3厘米的钢板，并在中部钻孔，钻孔半径为7厘米，锚固钢板5与工字钢箱梁7的接触面满焊。锚固钢板5的设置间距为3米×2.85米。

支立工字钢箱梁7拱架时，施作φ42×4.5米锁脚锚管和φ22钢筋的作为连接筋。

采用30米长锚索2锚固在锚固钢板5上，锚索2的另一端锚固于周围的边坡岩体上，锚索2钻孔使用干钻，并采用水灰比为0.4-0.5的纯水泥浆注浆，水泥可以采用525#硅酸盐水泥，添加10％的uea-z型复合膨胀剂和0.6％的高效早强减水剂，注浆压力为0.6-0.8mpa。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：

1.一种隧道出口段偏压变形处治方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，开挖；采用三台阶施工法；

第二步，支立工字钢箱梁拱架；将预制的工字钢箱梁拱架支立于开挖部分，并施作锁脚锚管和连接筋；

第三步，喷射混凝土；

第四步，施作锚索；将锚索的一端与工字钢箱梁拱架相连接，另一端锚固于隧道外的地面上；

第五步，初支径向背后注浆施工；将隧道外围的围岩固结，进一步增加围岩的抗变形能力。

2.根据权利要求1所述的隧道出口段偏压变形处治方法，其特征在于，第一步中，进尺为每循环0.6米。

3.根据权利要求1所述的隧道出口段偏压变形处治方法，其特征在于，所述工字钢箱梁拱架包括两个并列设置的工字钢，所述两个工字钢的形状与隧道的形状相匹配，所述两个工字钢之间设置有连接钢板。

4.根据权利要求3所述的隧道出口段偏压变形处治方法，其特征在于，所述两个工字钢之间的间距为0.15米。

5.根据权利要求3所述的隧道出口段偏压变形处治方法，其特征在于，所述连接钢板尺寸为30厘米×20厘米，厚度为2厘米，所述连接钢板中部设置有半径为7厘米的圆孔。

6.根据权利要求3所述的隧道出口段偏压变形处治方法，其特征在于，所述连接钢板与所述工字钢通过满焊连接。

7.根据权利要求3所述的隧道出口段偏压变形处治方法，其特征在于，相邻所述工字钢箱梁拱架之间间距为0.6米。

8.根据权利要求1所述的隧道出口段偏压变形处治方法，其特征在于，第三步中，喷射混凝土时需预留所述工字钢箱梁拱架上的连接钢板。

9.根据权利要求1所述的隧道出口段偏压变形处治方法，其特征在于，所述锚索与所述工字钢箱梁拱架上的连接钢板相连接。

技术总结
本发明公开一种隧道出口段偏压变形处治方法，涉及隧道施工技术领域，采用工字钢箱梁代替普通工字钢，大大增强了支护强度。使用锚索加强支护，以抵抗浅埋偏压和挤压性隧道造成的围岩大变形。初支径向背后注浆，将隧道外的围岩固结，增加围岩的抗变形能力，提高开挖作业时围岩的稳定性，保证作业安全。提高围岩自稳厚度和自稳时间，加大初支结构力度，使初支承担70％～90％围岩应力，二衬承担10％～30％的围岩应力，确保运营安全。浆液采用快硬微膨胀的硫铝酸盐水泥单液浆，对炭质页岩地质有很好的效果。

技术研发人员：张馨;王小丹
受保护的技术使用者：中铁十八局集团有限公司
技术研发日：2019.09.20
技术公布日：2019.12.13