一种近距隧洞整合式加固方法与流程

本发明属于地下工程，具体涉及一种近距隧洞整合式加固方法。

背景技术：

1、随着交通强国建设加快，将重点聚焦加强现代化综合交通基础设施建设等方面内容，隧洞工程作为交通基础设施的重要组成部分，建设数量越来越多，规模越来越大、长度越来越长。公路、铁路、水工及市政等隧洞建设过程中，常选用近距隧洞方案。隧洞间距离近，在建设过程中及建成后，因施工相互干扰及施工后地应力持续调整等因素，多产生隧洞结构开裂、渗漏水等病害。针对该类病害，目前常采用对裂损隧洞支护结构本身进行加固补强，对渗漏水部位进行补缝堵漏或开槽引排等措施，但这些措施仅能暂时处治病害，在处治完成后原开裂、渗漏水等病害在隔一段时间后可能重新再发生。如何从根本上解决近距隧洞的结构开裂类病害是一个长期以来的难题。

技术实现思路

1、本发明为解决现有技术的不足，针对近距隧洞病害常规处治方法的局限性，提供一种近距隧洞整合式加固方法。该方法是整合近距隧洞和隧洞间岩体、统筹处治的加固方法，经查询目前尚无相关研究文献和资料。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种近距隧洞整合式加固方法，包括如下步骤：

4、步骤（1），对产生结构裂损病害的邻近隧洞，核查邻近洞间净夹岩体最小厚度和病害的具体位置、段落，确定加固处治段长度；

5、步骤（2），根据邻近洞间净夹岩体最小厚度选择相应的整合加固方案，在隧洞待加固位置区域结构表面，标示加固方案对应的钻孔点位；

6、步骤（3），确定各钻孔方向及深度，从结构表面按预定方向钻孔至相应深度，按步骤（2）选择的整合加固方案安设加固拉杆及其监测系统并施加初次对拉力，和/或安设注浆钢管及其监测系统并对围岩初次注浆改良；

7、步骤（4），通过监测系统对加固拉杆的拉应力和/或注浆钢管的注浆效果进行监测，测定最小值，设置并开启自动预警模式，若预警，则采取补充施加对拉力和/或补充注浆措施；

8、步骤（5），若监测系统未预警或在预警采取措施后未再预警，则病害处治结束。

9、进一步，优选的是，步骤（2）中，整合加固方案包括：

10、（1）净夹岩体最小厚度小于2.0m的工况，采用“锚拉衬砌+全部净夹岩体+锚拉衬砌”整合的方案，通过加固拉杆将两洞体结构和洞体间净夹岩体对拉整合加固；

11、（2）净夹岩体最小厚度为大于等于2.0m、且小于5.0m的工况，采用“植管衬砌+注浆改良的全部净夹岩体+植管衬砌”整合的方案，从两侧洞体结构分别打设注浆钢管，将两洞体结构和洞体间净夹岩体注浆整合加固；

12、（3）净夹岩体最小厚度为大于等于5.0m、且小于10.0m的工况，采用“植管、锚拉衬砌+注浆改良部分净夹岩体+部分净夹岩体原岩+注浆改良部分夹岩体+植管、锚拉衬砌”整合的方案，从两侧洞体结构分别打设注浆钢管将洞体间净夹岩体靠近洞体的区域注浆改良，并通过加固拉杆将两洞体结构、洞体间两侧注浆改良和中部未注浆改良的净夹岩体对拉以整合加固。

13、进一步，优选的是，步骤（2）中，加固拉杆或注浆钢管在钻孔后安设；钻孔前需将钻孔点位标示于隧洞结构表面，点位按邻近两洞相邻侧对应布设；对需要加固的隧洞段落位置，以隧洞纵轴方向为x轴、隧洞高度方向为y轴来说明钻孔点位布设；沿x轴每隔一定间距布设1组加固拉杆或注浆钢管，各组加固拉杆或注浆钢管沿y轴间隔一定间距布设一根，与整合加固方案相对应，钻孔点位布设方式包括：

14、（1）对于净夹岩体最小厚度小于2.0m的工况：整合加固方案的钻孔仅涉及加固拉杆；各组加固拉杆沿x轴间距1.0m；1组包括4根，其中1根设置于净夹岩体最小厚度处，沿y轴向下再设1根、向上再设2根，各根沿y轴间距1.0m；加固拉杆设置组数、总根数，也即钻孔点位标示个数和位置根据需加固隧洞段落及长度确定；

15、（2）对于净夹岩体最小厚度大于等于2.0m、且小于5.0m的工况：整合加固方案的钻孔仅涉及注浆钢管；各组注浆钢管沿x轴间距1.0m；1组包括8根、邻近两隧洞各4根，沿两洞相邻侧对称布设；每洞4根注浆钢管，其中，1根设置于净夹岩体最小厚度处，沿y轴向下再设1根、向上再设2根，各根沿y轴间距1.0m；注浆钢管设置组数、总根数，也即钻孔点位标示个数和位置根据需加固隧洞段落及长度确定，且两洞钻孔点位对应（相同x轴和y轴位置）、对称标示；

16、（3）对于净夹岩体最小厚度大于等于5.0m、且小于10.0m的工况：整合方案的钻孔同时涉及注浆钢管和加固拉杆；

17、各组注浆钢管沿x轴间距1.0m；1组包括8根、邻近两隧洞各4根，沿两洞相邻侧对称布设；1组中的1洞4根注浆钢管，1根设置于净夹岩体最小厚度处，沿y轴向下再设1根、向上再设2根，各根沿y轴间距1.0m；注浆钢管设置组数、总根数，也即钻孔点位标示个数和位置根据需加固隧洞段落及长度确定；

18、各组加固拉杆沿x轴间距1.0m；1组包括3根，分别位于沿高度y轴上方0.6m、上方2.0m、下方0.8m；加固拉杆设置组数、总根数，也即钻孔点位标示个数和位置根据需加固隧洞段落及长度确定；

19、沿x轴每组注浆钢管和加固拉杆交替布设，且每1组加固拉杆均位于2组注浆钢管的中间位置；两隧洞钻孔点位对应（相同x轴和y轴位置）、对称标示。

20、进一步，优选的是，步骤（3）中，关于钻孔方向和深度、加固拉杆和注浆钢管的长度，与整合加固方案相对应，具体包括：

21、（1）对于净夹岩体最小厚度小于2.0m的工况：加固拉杆钻孔从一侧隧洞结构表面水平钻向另一侧隧洞结构表面，钻孔深度为两侧隧洞结构及中间净夹岩体的总厚度；加固拉杆长度等于钻孔深度+0.1m、超出两隧洞表面各0.05m；

22、（2）对于净夹岩体最小厚度大于等于2.0m、且小于5.0m的工况：注浆钢管钻孔从隧洞结构表面钻向净夹岩体，钻孔方向为隧洞径向，也即垂直于隧洞结构内表面的方向；钻孔深度为隧洞结构厚度与0.48倍净夹岩体最小厚度之和；注浆钢管长度等于钻孔深度；

23、（3）对于净夹岩体最小厚度大于等于5.0m、且小于10.0m的工况：注浆钢管的钻孔方向为隧洞径向，也即垂直于隧洞结构内表面的方向，钻孔深度为单侧隧洞结构厚度+2.4m；加固拉杆钻孔从一侧隧洞结构表面水平钻向另一侧隧洞结构表面，钻孔深度为两侧隧洞结构及中间所净夹岩体的总厚度，加固拉杆长度等于钻孔深度+0.1m、超出两隧洞表面各0.05m。

24、进一步，优选的是，步骤（3）中，与加固拉杆和/或注浆钢管同步安设的监测系统具体为：加固拉杆应力监测系统由附着于加固拉杆上的应力计对加固拉杆的拉应力进行监测，监测数据通过传导线传至数据采集和分析仪；注浆效果监测系统由附着于注浆钢管上的压力测试片对注浆效果压力进行监测，监测数据通过传导线传至数据采集和分析仪。

25、进一步，优选的是，步骤（3）中，当整合加固方案同时包括加固拉杆对拉和注浆钢管注浆改良措施时，应先实施注浆钢管注浆改良，再实施加固拉杆对拉加固。

26、进一步，优选的是，步骤（3）中，加固拉杆的初次对拉力和/或注浆钢管的初次注浆压力选用设计值。

27、进一步，优选的是，步骤（4）中，加固拉杆应力监测系统在加固拉杆按设计值施加初次对拉力时测定拉应力最小值，设置加固拉杆拉应力低于该最小值时进行自动预警；注浆钢管注浆效果监测系统在注浆钢管按设计注浆压力值初次注浆时测定注浆效果压力最小值，设置注浆效果压力低于该最小值时进行自动预警。

28、进一步，优选的是，步骤（4）中，当监测系统同时包括加固拉杆应力监测系统和注浆钢管注浆效果监测系统时，两个监测系统均在加固拉杆初次对拉力施加后再开启自动预警监测模式。

29、进一步，优选的是，步骤（4）中，当监测系统发出预警，则采取补充施加对拉力和/或补充注浆措施，若补充注浆应补至注浆效果压力大于注浆效果压力最小值，若补充施加对拉力应补至加固拉杆的应力大于拉应力最小值；直至未再预警。

30、本发明整合加固措施宜根据邻近隧洞结构间净夹岩体最小厚度大小分档、分类制定，而非采用某种统一的方法措施。

31、本发明方法所述的近距是净夹岩体最小厚度小于10.0m的工况。

32、本发明步骤（1）中，对近距隧洞裂损病害情况调查，确定需要采取整合式加固方法的段落是指衬砌结构开裂程度一般段；对于隧洞变形程度侵占隧洞设计内空限界以及隧洞结构表面开裂至混凝土剥落、错台和钢筋外露程度的段落，需采用其它方式的病害处治措施，本发明方法不适用。

33、本发明步骤（1）中，需要采取整合式加固方法的位置，为隧洞结构产生开裂病害所在段落、邻近两洞体互为相邻侧，通过加固措施将邻近洞体和其间的围岩进行整合加固。

34、本发明步骤（2）中，为快速对近距隧洞发生的病害进行处治，并便于施工、起效快、安全、经济，基于邻近隧洞间的净距大小分析，根据不同的净距制定不同的措施：净夹岩体最小厚度<2.0m时，通过加固拉杆将两洞体结构和洞体间夹围岩体对拉整合加固；2.0m≤净夹岩体最小厚度<5.0m时，从两侧洞体结构分别打设注浆钢管，将两洞体结构和洞体间夹围岩体注浆整合加固；5.0m≤净夹岩体最小厚度<10.0m时，从两侧洞体结构分别打设注浆钢管将洞体间夹围岩体靠近洞体的部分区域注浆改良，并通过加固拉杆将两洞体结构和洞体间夹围岩体对拉，进而综合作用、整合加固。

35、本发明步骤（2）中，采用注浆钢管进行注浆改良时，净夹岩体包括注浆改良区域及未注浆区域。

36、本发明提出一种近距隧洞整合式加固方法，对隧洞结构裂损程度进行调查，根据相邻隧洞距离大小采用不同的加固方式，隧洞结构与侧面净夹岩体通过工程措施加固，重点将隧洞洞体和隧洞侧面一定范围内的净夹岩体进行整合加固，并建立监测系统检查加固效果，能更好保障隧洞结构耐久性和运营安全。本发明加固方法具有较强实用性和推广应用意义。

37、本发明与现有技术相比，其有益效果为：

38、本发明提供一种近距隧洞整合式加固方法，通过对多洞近距隧洞的裂损病害情况进行调查确定需要整合加固的具体段落和位置，根据隧洞结构邻近洞间净距大小，分3档采用不同的方案整合加固，安设加固拉杆和/或注浆钢管，施加对拉力、向围岩注浆，将隧洞和围岩整合加固。并对病害处治段落整合加固的加固拉杆应力进行监测，并/或对围岩注浆改良范围的注浆效果进行监测，根据监测结果确定是否进一步补充加固措施。与目前近距隧洞一般的病害处治方法（对裂损隧洞支护结构本身采用补强方案措施）相比较，本发明近距隧洞整合式加固方法能更好地对病害进行加固，保障隧洞结构的耐久性和以及运营安全，并可节约工程投资30%以上。本发明近距隧洞整合式加固方法具有很强的实用性和推广意义。