基于软岩地层大断面隧洞的抗变形支护方法与流程

专利检索2025-03-22  21


本发明申请涉及隧道施工,具体涉及一种基于软岩地层大断面隧洞的抗变形支护方法。


背景技术:

1、在隧道和地下工程建设中,大断面隧洞施工常常面临复杂的地质条件,如软岩地层,软岩地层具有低强度、大变形性、易破碎等特点,从而导致tbm隧洞围岩稳定性较差,不仅导致施工进度缓慢,还使得施工安全难以保证。

2、现有的隧洞在高地应力作用下设计的初期支护结构,虽然在一定程度上能够起到支护作用,但在极严重的软岩变形地质条件下,其支护效果往往有限,不能有效控制软岩大变形问题,从而导致断面收敛严重,造成支护体系的不均匀破坏和压溃,由此引发隧洞的洞壁两侧收缩,洞体整体变形缩径。

3、在此过程中,拱顶各部位存在不同程度的沉降,隧底也存在不同程度的起伏拱起,不仅影响tbm的姿态控制和运输轨线的稳定性,还可能导致罐车倾翻、机车跳道等问题的发生,从而使得tbm设备的通行变得困难,大大降低隧洞掘进的施工工效,增加施工安全风险。

4、公开于该背景技术部分的信息仅用于加深对本公开的背景技术的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现思路

1、鉴于以上技术问题中的至少一项,本公开提供了一种基于软岩地层大断面隧洞的抗变形支护方法,旨在解决在大埋深软岩地质条件下,敞开式tbm现有抗变形支护效果不足的问题。

2、根据本公开的一个方面,提供一种基于软岩地层大断面隧洞的抗变形支护方法,包括以下步骤:

3、s1,采集tbm掘进参数,根据采集到的所述tbm掘进参数初步分析围岩地质特征,进而依据围岩地质特征调整tbm掘进参数,并通过tbm刀盘预留的超前导向孔施作超前钻探;

4、s2,铺设钢筋网,并使钢筋网固定牢固;

5、s3,沿隧道的延伸方向间隔安装若干拱架,所述拱架包括若干依次对应连接的拱架单元,所述拱架单元包括两侧分别设有翼缘的拱架单元本体、设于所述拱架单元本体两端用于相邻拱架单元间对应连接的连接板;所述翼缘处分别设有用于封闭所述翼缘的扇形封闭板;两节相邻的拱架单元拼接形成一个拱架组,所述拱架组中相邻两节拱架单元之间的连接板上开设有中心通孔,所述拱架组的翼缘对应位置处设有灌浆口,所述灌浆口处设有注浆管;

6、s4,所述拱架安装至隧洞设计位置处后,通过所述注浆管灌注混凝土,于相邻的拱架之间沿隧洞轴向对应设置纵向连接筋;

7、s5,在边顶拱施作预应力锚索,并通过“w”型钢带上的开孔穿过锚索,然后安装锚具张拉锚索;在隧底施作自进式锚杆,且对应各所述拱架位置处分别设置8根锁脚锚杆;

8、s6,对隧道开挖面进行混凝土支护,喷射高强度纳米粗纤维混凝土进行封闭。

9、在本公开的一些实施例中,所述拱架采用h175型钢加工,且相邻所述拱架的间距为50cm。

10、在本公开的一些实施例中,所述围岩地质特征的分析包括对高地应力、软岩变形程度和监控数据分析。

11、在本公开的一些实施例中,所述钢筋网于边顶拱120°范围内对应铺设。

12、在本公开的一些实施例中,所述连接板与所述拱架单元本体间对应设有加劲肋板。

13、在本公开的一些实施例中,所述混凝土为微膨胀c40细石混凝土或微膨胀m40水泥砂浆。

14、在本公开的一些实施例中,预应力锚索于边顶拱270°范围内对应施作,同时保持间、排距为1.0m,梅花型布置;自进式锚杆于隧底90°范围内对应施作,且对应间距、排距为1.0米,梅花型布置。

15、在本公开的一些实施例中,在所述步骤s6中,所述高强度纳米粗纤维混凝土的厚度为25cm。

16、本申请实施例中提供的一个或多个技术方案,至少具有如下任一技术效果或优点:

17、1. 通过在箱体拱架内灌注细石混凝土,箱体可以对细石混凝土施加约束作用,使其在回填过程中达到密实状态,不仅提高了结构的稳定性和承载能力,还增强了拱架的整体刚度和耐久性,同时可以减少拆卸和重建拱架的工作量,加快施工速度,提高敞开式tbm在大埋深软岩地质下的施工效率。

18、2. 通过设计拱架混凝土与锚索组合的系统支护体系,可以有效控制高地应力软岩大变形情况,保障了施工安全,进而确保tbm的正常施工,显著提高tbm施工效率,并改善现场施工环境。



技术特征:

1.一种基于软岩地层大断面隧洞的抗变形支护方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的抗变形支护方法,其特征在于,所述拱架采用h175型钢加工,且相邻所述拱架的间距为50cm。

3.根据权利要求1所述的抗变形支护方法,其特征在于,在所述步骤s1中,所述围岩地质特征的分析包括对高地应力、软岩变形程度和监控数据分析。

4.根据权利要求1所述的抗变形支护方法,其特征在于,在所述步骤s2中,所述钢筋网为双层网片,并于边顶拱120°范围内对应铺设。

5.根据权利要求1所述的抗变形支护方法,其特征在于,在所述步骤s3中,所述连接板与所述拱架单元本体间对应设有加劲肋板。

6.根据权利要求1所述的抗变形支护方法,其特征在于,在所述步骤s4中,所述混凝土为微膨胀c40细石混凝土或微膨胀m40水泥砂浆。

7.根据权利要求1所述的抗变形支护方法,其特征在于,在所述步骤s5中, 预应力锚索于边顶拱270°范围内对应施作,同时保持间、排距为1.0m,梅花型布置;自进式锚杆于隧底90°范围内对应施作,且对应间距、排距为1.0米,梅花型布置。

8.根据权利要求1所述的抗变形支护方法,其特征在于,在所述步骤s6中,所述高强度纳米粗纤维混凝土的厚度为25cm。


技术总结
本申请公开了一种基于软岩地层大断面隧洞的抗变形支护方法,包括以下步骤:S1,根据采集到的所述TBM掘进参数初步分析围岩地质特征;S2,铺设钢筋网;S3,沿隧道的延伸方向上安装拱架,所述拱架包括若干拱架单元,所述拱架单元包括设于所述拱架单元本体两端的连接板;相邻两节拱架单元之间的连接板上开设有中心通孔,所述拱架组的翼缘对应位置处设有灌浆口,所述灌浆口处设有注浆管;S4,通过所述注浆管灌注混凝土,形成箱式混凝土拱架;S5,锚固支护;S6,喷射高强度纳米粗纤维混凝土进行封闭;通过设计拱架混凝土与锚索组合的系统支护体系,提高了结构的稳定性和承载能力,可以有效控制高地应力软岩大变形情况。

技术研发人员:徐鹏祖,孙振川,徐海峰,李新伟,朱道君,杨延栋,王斌,张万泉,韩愈,罗辉,罗霄,张慧伟
受保护的技术使用者:中铁隧道局集团有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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