一种隧道挖掘中软质塌方区处理方法与流程

1.本发明涉及隧道施工技术领域，尤其是涉及一种隧道挖掘中软质塌方区处理方法。


背景技术：

2.目前，隧道挖掘过程中，遇到局部软质层或塌方区时，常采用台阶法或cd法施工，小导管沿着拱架的中轴线方向通过待开挖的掌子面插设于软质层内，通过小导管向软质层内注浆，进而对软质层进行加固。
3.然而，通过小导管对软质层注浆加固的方式处理软质层，开挖缓慢，导致施工效率低；同时，开挖危险，施工过程中极易产生二次塌方，降低工作人员的安全性。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种隧道挖掘中软质塌方区处理方法，其优点是能够提高施工效率；同时，提高工作人员的安全性。
5.本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种隧道挖掘中软质塌方区处理方法，包括以下步骤：
6.对隧道开挖中的塌方位置的软质层掌子面反填土，所述反填土形成支撑体，所述支撑体对软质层掌子面起支撑作用，避免二次塌方；
7.通过混凝土与水泥浆对隧道开挖过程中的塌方区进行填平；
8.通过向所述软质层掌子面注入水泥浆，水泥浆对所述软质层掌子面加固；
9.所述软质层掌子面内注入的水泥浆强度达到预测强度后，采用环形台阶法或cd法开挖。
10.优选地，本发明提供的隧道挖掘中软质塌方区处理方法，在所述通过混凝土与水泥浆对隧道开挖过程中的塌方区进行填平之后，所述通过向所述软质层掌子面注入水泥浆，水泥浆对所述软质层掌子面加固之前，还包括：所述塌方区内注入的水泥浆强度达到预设强度、且所述支撑体稳定后，在开挖的掌子面顶部插设多个管棚，多个所述管棚的一端均通过软质层掌子面或塌方区插设于硬质岩层内，多个所述管棚的另一端均与已施工完成的隧道初支的拱架连接。
11.优选地，本发明提供的隧道挖掘中软质塌方区处理方法，所述支撑体背离所述软质层掌子面的一侧喷射防护层，所述防护层用于对所述支撑体起固定作用。
12.优选地，本发明提供的隧道挖掘中软质塌方区处理方法，所述通过混凝土与水泥浆对隧道开挖过程中的塌方区进行填平，包括：在所述塌方区的塌腔内埋设有注浆管、导管以及排气管，所述注浆管、所述导管以及所述排气管的一端均埋设于所述塌腔内，所述注浆管用于向所述塌腔内注入水泥浆，所述导管用于向所述塌腔内注入混凝土，所述排气管用于将所述混凝土内的气体排出；
13.通过所述导管向所述塌腔内注入混凝土，通过所述排气管将所述塌腔内的混凝土
中的气体排出；
14.所述塌腔内的混凝土初凝后，通过所述注浆管向所述塌腔内注入水泥浆，所述水泥浆用于填充密实所述塌方区内的微空隙。
15.优选地，本发明提供的隧道挖掘中软质塌方区处理方法，通过所述注浆管向所述塌腔内注入水泥浆的注浆压力为2.5mpa
‑
5mpa。
16.优选地，本发明提供的隧道挖掘中软质塌方区处理方法，所述通过向所述软质层掌子面注入水泥浆，水泥浆对所述软质层掌子面加固，包括：多个用于向所述软质层掌子面注入水泥浆的注液管，多个所述注液管的一端均通过所述支撑体插设于所述软质层掌子面内。
17.优选地，本发明提供的隧道挖掘中软质塌方区处理方法，多个所述管棚绕着所述拱架的周向间隔设置，所述管棚背离所述硬质岩层的一端与所述拱架通过固定件连接。
18.优选地，本发明提供的隧道挖掘中软质塌方区处理方法，所述固定件包括与所述管棚相适配的u型部、第一连接部以及第二连接部，所述第一连接部与所述第二连接部相对设置在所述u型部的开口端；
19.所述第一连接部与所述第二连接部均与所述拱架连接，所述管棚背离所述硬质岩层的一端插设于所述u型部内，所述管棚的外周壁抵顶在所述u型部的内周壁上。
20.优选地，本发明提供的隧道挖掘中软质塌方区处理方法，所述软质层掌子面内注入的水泥浆强度达到预测强度后，采用环形台阶法或cd法开挖之后，还包括：每开挖预设距离后，搭设拱架，相邻两个所述拱架之间的间距为40cm
‑
50cm。
21.优选地，本发明提供的隧道挖掘中软质塌方区处理方法，所述管棚的中轴线与水平面之间夹设预设角度，所述预设角度范围为1
°‑2°
。
22.综上所述，本发明的有益技术效果为：本技术提供的隧道挖掘中软质塌方区处理方法，包括以下步骤：对隧道开挖中的塌方位置的软质层掌子面反填土，反填土形成支撑体，支撑体对软质层掌子面起支撑作用，避免二次塌方；通过混凝土与水泥浆对隧道开挖过程中的塌方区进行填平；通过向软质层掌子面注入水泥浆，水泥浆对软质层掌子面加固；软质层掌子面内注入的水泥浆强度达到预测强度后，采用环形台阶法或cd法开挖；通过对塌方区进行填平，由此，避免施工过程中，二次坍塌，保证了隧道安全平稳地顺利开挖，提高了施工效率和工作人员的安全性。
附图说明
23.图1是本发明实施例提供的隧道挖掘中软质塌方区处理方法的流程图。
24.图2是本发明实施例提供的隧道挖掘中软质塌方区处理方法中隧道挖掘的主视图。
25.图3是本发明实施例提供的隧道挖掘中软质塌方区处理方法中隧道挖掘的剖视图。
26.图4是本发明实施例提供的隧道挖掘中软质塌方区处理方法中拱架与管棚的连接示意图。
27.图中，1、隧道；10、支撑体；20、软质层掌子面；201、注液管；30、塌方区；301、注浆管；302、导管；303、排气管；40、管棚；50、拱架；60、固定件；601、u型部；602、第一连接部；
603、第二连接部；70、核心土；80、硬质岩层。
具体实施方式
28.以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
29.参照图1至图3，为本发明公开的一种隧道挖掘中软质塌方区处理方法，包括以下步骤：
30.s101、对隧道1开挖中的塌方位置的软质层掌子面20反填土，反填土形成支撑体10，支撑体10对软质层掌子面20起支撑作用，避免二次塌方。
31.具体的，支撑体10呈斜坡状，支撑体10的一侧与软质层掌子面20抵接，支撑体10用于为软质层掌子面20提供支撑力，避免软质层掌子面20出现坍塌。
32.进一步地，支撑体10背离软质层掌子面20的一侧喷射防护层，防护层用于对支撑体10起固定作用；通过喷射防护层，提高了支撑体10的牢固性。
33.示例性的，防护层由混凝土制成。
34.当然，防护层也可采用与支撑体10相适配的壳体；在使用过程中，壳体罩设与支撑体10上，壳体的底端与地面连接。
35.s102、通过混凝土与水泥浆对隧道1开挖过程中的塌方区30进行填平。
36.具体而言，隧道1开挖过程中遇到隧道1开挖顶部的塌方区30，在塌方区30的塌腔内埋设有注浆管301、导管302以及排气管303，注浆管301、导管302以及排气管303的一端均埋设于塌腔内，注浆管301用于向塌腔内注入水泥浆，导管302用于向塌腔内注入混凝土，排气管303用于将混凝土内的气体排出；通过设置排气管303，由此，将塌腔内混凝土中的气体排出，避免混凝土注入困难。
37.其中，在塌腔内可埋设多个排气管303，多个排气管303间隔设置，由此，提高混凝土内气体的排出速度。示例性的，排气管303可采用pvc材质，当然，排气管303也可采用金属材质。
38.示例性的，可采用高压注入的方式向通过注浆管301向塌腔内注入水泥浆；当然，也可采用其他方式，只要能实现向塌腔内注入水泥浆即可。
39.通过导管302向塌腔内注入混凝土的方式与注浆管301向塌腔内注入水泥浆的方式基本一致，本实施例对导管302向塌腔内注入混凝土的方式不予赘述。
40.s102包括以下步骤：
41.s1021、通过导管302向塌腔内注入混凝土，通过排气管303将塌腔内的混凝土中的气体排出。
42.需要说明的是，通过排气管303将塌腔内的混凝土中的气体排出中的混凝土为混凝土浆液。
43.在塌腔内的混凝土浆液由排气管303溢出时，停止向塌腔内注入混凝土。
44.s1022、塌腔内的混凝土初凝后，通过注浆管301向塌腔内注入水泥浆，水泥浆用于填充密实塌方区30内的微空隙。通过向塌腔内注入水泥浆，由此，填充密实塌腔内的空隙，形成密实的整体填充塌方区。
45.具体的，通过注浆管301向塌腔内注入的水泥浆为纯水泥浆，且注浆压力为2.5mpa
‑
5mpa。
46.s103、通过向软质层掌子面20注入水泥浆，水泥浆对软质层掌子面20加固；由此，进一步避免二次塌方。
47.具体的，通过向软质层掌子面20注入水泥浆，水泥浆对软质层掌子面20进行加固，包括：多个用于向软质层掌子面20注入水泥浆的注液管201，多个注液管201的一端均通过支撑体10插设于软质层掌子面20内；在施工过程中，水泥浆通过注液管201流入软质层掌子面20内，由此，对软质层掌子面20进行加固。
48.进一步地，本实施例，在通过混凝土与水泥浆对隧道1开挖过程中的塌方区30进行填平之后，通过向软质层掌子面20注入水泥浆，水泥浆对软质层掌子面20进行加固之前，还包括：
49.塌方区30内注入的水泥浆强度达到预设强度、且支撑体10稳定后，在开挖的软质层掌子面20顶部插设多个管棚40，多个管棚40的一端均通过软质层掌子面20或塌方区30插设于硬质岩层80内，多个管棚40的另一端均与已施工完成的隧道初支的拱架50连接；通过软质层掌子面20的顶端插设多个管棚40，避免了出现二次坍塌。
50.其中，预设强度范围为设计强度的65％
‑
85％，本实施例中，预设强度为设计强度的75％。
51.具体的，多个管棚40背离硬质岩层80的一端均与拱架50的内壁连接，多个管棚40绕着拱架50的周向间隔设置，管棚40背离硬质岩层80的一端与拱架50通过固定件60连接；通过设置固定件60，由此，便于对管棚40进行固定。
52.具体的，管棚40可采用无缝钢管，由此，提高了管棚40的强度。管棚40的壁厚为5mm
‑
7mm，本实施例中，管棚40的壁厚为6mm；管棚40的长度范围为8m
‑
10m。其中，管棚40背离硬质岩层80的一端伸出至已施工完成的隧道1内，管棚40的伸出端的长度范围为1m
‑
2m，管棚40的伸出端与拱架50连接。
53.参照图3所示，管棚40的伸出端与多个拱架50连接，由此，提高对管棚40的支撑力。其中，管棚40可与两个、三个或者四个拱架50连接。本实施例中，管棚40的伸出端与相邻的两个管棚40依次连接。
54.继续参照图4，本实施例中，固定件60包括与管棚40相适配的u型部601、第一连接部602以及第二连接部603，第一连接部602与第二连接部603相对设置在u型部601的开口端；第一连接部602与第二连接部603均与拱架50连接，管棚40背离硬质岩层80的一端插设于u型部601内，管棚40的外周壁抵顶在u型部601的内周壁上。
55.具体的，第一连接部602与第二连接部603均与拱架50的内壁相适配，在使用过程中，第一连接部602与第二连接部603均与拱架50的内壁连接，管棚40背离硬质岩层80的一端插设于u型部601内，管棚40的外周壁与u型部601的内周壁抵接。
56.在其他一些实施例中，管棚40背离硬质岩层80的一端可采用焊接的连接方式与拱架50连接。
57.进一步地，本实施例中，管棚40的中轴线与水平面之间夹设预设角度，预设角度范围为1
°‑2°
；通过管棚40相对水平面倾斜设置，由此，便于后续拱架50的塔设，避免管棚40对后续拱架50的搭设产生影响。
58.具体的，管棚40朝向硬质岩层80的一端相对水平面向上倾斜，在后续塔设拱架50时，拱架50位于管棚40朝向地面的一侧，由此，便于拱架50的搭设。
59.进一步地，本实施例中，向多个管棚40内均注入水泥浆；注入的管棚40内的水泥浆对管棚40浆密实填充，由此，提高了管棚40的强度。
60.其中，在管棚40与核心土70之间插设多个注液管201，多个注液管201的一端通过支撑体10插设于软质层掌子面20内，通过注液管201向软质层掌子面20内注入水泥浆，由此，提高软质层掌子面20的稳定性，同时，提高了后续开挖的安全性。
61.s104、软质层掌子面20内注入的水泥浆强度达到预测强度后，采用环形台阶法或cd法开挖。
62.在向管棚40内注入水泥浆的可实现方式中，在软质层掌子面20内注入的水泥浆强度达到预测强度、且管棚40内的水泥浆强度达到预计强度后，采用环形台阶法或cd法开挖。
63.其中，预测强度范围为设计强度的65％
‑
85％，预计强度范围为设计强度的70％
‑
90％；本实施例中，预测强度为设计强度的75％，预计强度为设计强度的80％。
64.进一步地，本实施例中，软质层掌子面20内注入的水泥浆强度达到预测强度后，采用环形台阶法或cd法开挖之后，还包括：每开挖预设距离后，搭设拱架50，相邻两个拱架50之间的间距为40cm
‑
50cm；通过随挖随搭设拱架50，由此，进一步避免出现二次坍塌。
65.具体的，在软质层掌子面20内注入的水泥浆强度达到预测强度后，先对支撑体10进行挖掘，而后对注入了水泥浆的软质层掌子面20按照cd法或台阶法进行挖掘，同时边挖掘边支撑，由此，提高隧道1的牢固性，避免出现二次坍塌。
66.循环s101至s104实施开挖，直至顺利度过软质层掌子面20和塌方区30。
67.本技术提供的隧道挖掘中软质塌方区处理方法，包括以下步骤：对隧道1开挖中的塌方位置的软质层软质层掌子面20反填土，反填土形成支撑体10，支撑体10对软质层掌子面20起支撑作用，避免二次塌方；通过混凝土与水泥浆对隧道1开挖过程中的塌方区30进行填平；通过向软质层掌子面20注入水泥浆，水泥浆对软质层掌子面20加固；软质层掌子面20内注入的水泥浆强度达到预测强度后，采用环形台阶法或cd法开挖；通过对塌方区30进行填平，由此，避免施工过程中，二次坍塌，保证了隧道1安全平稳地顺利开挖，提高了施工效率和工作人员的安全性。
68.应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
69.最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。