高海拔地区隧道工程中针对不良地质的施工方法技术

一种高海拔地区隧道工程中针对不良地质的施工方法，包括以下步骤：（1）提供超前地质报告；（2）超前支护施工；（3）隧道掘进；（4）针对涌水进行排水处理；（5）初期支护施工；（6）初期支护完成后，对拱顶拱腰变形较大位置进行注浆加固；（7）在低温混凝土表面敷设一层防水层，并使用土工布防护；（8）仰拱和二衬施工。本发明专利技术的施工方法有效地降低了不良地质对隧道施工的破坏程度和施工风险，确保了施工安全，为高海拔隧道设计与施工提供了大量的宝贵经验，并为高海拔、高寒地区的隧道设计施工起到了有利的指导和借鉴作用。

Construction method for unfavorable geology in tunnel engineering in high altitude area

【技术实现步骤摘要】
高海拔地区隧道工程中针对不良地质的施工方法
本专利技术涉及隧道工程的施工
，具体地，涉及一种高海拔地区隧道工程中针对不良地质的施工方法。
技术介绍
随着社会和经济的发展，隧道等深部线性岩石工程越来越多，且深度也越来越大。我国西部特别是西南地区交通基础和水电资源开发建设已进入鼎盛时期，与此相关的交通设施提升改造建设和发展建设规模不断增大，高海拔地区建成、即将建成和规划建设的深埋长大隧洞越来越多。我国西南高原由欧亚大陆板块与印度洋板块挤压形成，地质年代新、板块构造活跃，随着岩体深度的增加，其赋存的地质环境更为复杂，地应力更高，开挖诱发的工程地质灾害更加突出、严重。高海拔地区的隧道主要不良地质是涌水、高地应力产生的岩爆及大变形等。首先，隧道围岩的断层破碎带、岩体侵入接触破碎带、节理密集带、富水带等较为发育，岩体较破碎—破碎，围岩级别较低，F6、F7断层破碎带及岩性接触带等围岩段属中等富水区，涌水量大，开挖可能导致涌突水现象。其次，隧道最大埋深可能在千米以上，且部分岩体为花岗岩等硬质岩，隧道开挖后可能会产生岩爆。最后，隧道穿越断层破碎带，地层岩性局部为软岩，可能存在高地应力现象，因此隧道深部软质岩存在大变形的可能。由于区域环境独特，且面临高海拔、高寒等恶劣条件，加之国内缺少建设此类隧道的工程经验，因此亟需解决这方面的问题和缺陷。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种高海拔地区隧道工程中针对不良地质的施工方法。本专利技术的施工方法有效地降低了不良地质对隧道施工的破坏程度和施工风险，确保了施工安全，为高海拔隧道设计与施工提供了大量的宝贵经验，并为高海拔、高寒地区的隧道设计施工起到了有利的指导和借鉴作用。为实现上述目的，本专利技术提供了一种高海拔地区隧道工程中针对不良地质的施工方法，包括以下步骤：（1）提供超前地质报告；利用地质雷达，进行超前地质预报，沿测线进行数据采集，连续探测，得到雷达反射剖面，由此提供隧道开挖工作面前方的建议围岩级别、不良地质体预报以及掌子面前方的水文地质条件和可能出现的涌水预报；（2）超前支护施工；采用直径为30-35mm的超前锚杆对掌子面前方围岩进行锁定，所述超前锚杆的长度为4-4.5m，外插角根据实际情况进行调整，保证在一个循环的爆破之后仍有一部分锚杆存留在岩体中，对掌子面起加固作用；（3）隧道掘进；在掌子面上设置多个钻孔，多个钻孔分别形成掏槽和爆破孔，在爆破孔内装填炸药，装填完毕后实施引爆；爆炸后，及时向掌子面喷雾、洒水，湿润岩面，通过喷雾、洒水软化围岩，促使岩层原始应力的释放调整，同时降低因爆破引起的空气中的粉尘含量，接着进行爆后出渣处理；（4）针对涌水进行排水处理；包括涌水作业面处理以及设置排水系统与涌水出水头连接，在涌水正坡段时由排水系统直接引排至隧道的平导中部的排水沟，在涌水反坡地段时采用移动泵站的排水方法，设泵站接力排水，引排至正坡洞中部的排水沟，所述排水沟在路基外侧设置污水处理系统后引排至路基排水沟；（5）初期支护施工；在隧道壁上施作4.5-4.8m长涨壳式预应力中空锚杆，然后喷涂一层6-8cm厚的钢纤维混凝土，然后悬挂Ф6mm的网片；然后架设型钢拱架，最后再在型钢拱架的径向内表面上喷涂一层低温混凝土；（6）初期支护完成后，对拱顶拱腰变形较大位置进行注浆加固；采用Φ42mm钢管，进行环向、纵向按照50cm×50cm进行注浆，注浆按照压力1.2-1.5MPa控制；（7）在低温混凝土表面敷设一层防水层，并使用土工布防护；（8）仰拱和二衬施工。优选的，在所述步骤（1）中，所述地质雷达的采集方式为连续，每扫描采样数为1024，采集时窗为600ns。在上述任一方案中优选的是，在所述步骤（2）中，还包括在沿开挖轮廓线周边施作超前应力释放孔，以提前释放应力、降低岩体能量；应力释放孔采用松动爆破的方式在隧道周围形成破碎带，主动给岩体提供变形空间，释放围岩应力，减弱岩爆发生强度，应力释放孔的间距为0.6-0.8m。在上述任一方案中优选的是，在所述步骤（3）中，在掌子面开挖之前，沿掌子面边沿打径向锁口锚杆，间距为0.9-1m，开挖长度为3.5-4m。在上述任一方案中优选的是，在所述步骤（3）中，在掌子面后方2-4m范围内的拱脚、拱顶和直墙与弧拱连接点的位置对称设置五排爆破振动监测点。在上述任一方案中优选的是，所述步骤（4）中，涌水作业面处理包括清除因涌水造成的破碎围岩；设置排水系统包括：在涌水出水头处插入5-8m长的Φ150水管，再将筒状管道埋入出水头位置进行排水；根据需要，可进一步设置移动泵站持续抽水；最后，在筒状管道的周边换填碎石以过滤涌水中的泥沙，筒状管道的底部可换填浇灌混凝土。在上述任一方案中优选的是，在所述步骤（5）中，架设型钢拱架后，所述型钢拱架与围岩之间具有间隙，在所述间隙之间密实填充充气包以及弹性体；结合隧道设计尺寸、预留变形量、开挖面平整度，确定型钢拱架的尺寸和数量；所述充气包固定于型钢拱架的端头侧，向充气包充气加压，使得充气包、型钢拱架及围岩形成闭合的间隙，然后将弹性体压入闭合的间隙，填充密实。在上述任一方案中优选的是，在所述步骤（8）中，根据相关规范要求确定隧道仰拱、二衬的施工措施和几何参数，并完成仰拱和二衬施工；所述二衬施工为：二衬沿隧道长度方向分块施工，在相邻两块之间留有模筑施工缝；每块二衬采用三段式结构并在每相邻段之间留有间隔，相邻两块二衬的间隔位置各不相同，在每块二衬的相邻段之间的间隔之间安装有弹性变形材料，所述弹性变形材料与每块二衬的长度相等。本专利技术的有益效果为：1.本专利技术的施工方法有效地降低了不良地质对隧道施工的破坏程度和施工风险，确保了施工安全，为高海拔隧道设计与施工提供了大量的宝贵经验，并为高海拔、高寒地区的隧道设计施工起到了有利的指导和借鉴作用。2.本专利技术有效的超前预报、提前释放围岩应力、强化支护措施和完备的安全防护可以极大地减少涌水、岩爆的大变形的危害，施工工艺合理，取得了安全及经济的最佳效果。3.本专利技术提供的施工方法，步骤简洁紧凑，环环相扣，不存在窝工而导致支护滞后问题，对于控制隧道变形具有及时性的特点；提高了围岩的自承能力，主动减小了围岩的变形量，进一步控制了围岩的大变形，并且对不均匀变形具有良好的适应性，确保了隧道运营期的安全。4.本专利技术的初期支护结构实现整体耐冻和自我让压。冬季低温环境下，高纬度、高海拔季节性冻土区围岩里的地下水结冰膨胀，挤压弹性体，使其受压体积缩小，夏季围岩气温升高，冰块融化成水自动排走，弹性体恢复原状；弹性体很好地转移了原先冻融循环中地下水结冰后的施加给衬砌的膨胀压力，该专利技术解决了高纬度、高海拔地区隧道防冻害效果差，检修成本高的问题。5.本专利技术的二衬施工能够抵抗围岩渗水冻融产生的挤压应力或收缩张应力对隧道衬砌结构的影响，有效避免了高寒地区隧道富水洞段衬砌结构冻融挤压或张拉破裂灾害。6.本专利技术对涌水现象采用有效措施，减小或阻止水流造成的沉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高海拔地区隧道工程中针对不良地质的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：/n（1）提供超前地质报告；利用地质雷达，进行超前地质预报，沿测线进行数据采集，连续探测，得到雷达反射剖面，由此提供隧道开挖工作面前方的建议围岩级别、不良地质体预报以及掌子面前方的水文地质条件和可能出现的涌水预报；/n（2）超前支护施工；采用直径为30-35mm的超前锚杆对掌子面前方围岩进行锁定，所述超前锚杆的长度为4-4.5m，外插角根据实际情况进行调整，保证在一个循环的爆破之后仍有一部分锚杆存留在岩体中，对掌子面起加固作用；/n（3）隧道掘进；在掌子面上设置多个钻孔，多个钻孔分别形成掏槽和爆破孔，在爆破孔内装填炸药，装填完毕后实施引爆；爆炸后，及时向掌子面喷雾、洒水，湿润岩面，通过喷雾、洒水软化围岩，促使岩层原始应力的释放调整，同时降低因爆破引起的空气中的粉尘含量，接着进行爆后出渣处理；/n（4）针对涌水进行排水处理；包括涌水作业面处理以及设置排水系统与涌水出水头连接，在涌水正坡段时由排水系统直接引排至隧道的平导中部的排水沟，在涌水反坡地段时采用移动泵站的排水方法，设泵站接力排水，引排至正坡洞中部的排水沟，所述排水沟在路基外侧设置污水处理系统后引排至路基排水沟；/n（5）初期支护施工；在隧道壁上施作4. 5-4.8 m 长涨壳式预应力中空锚杆，然后喷涂一层6-8cm厚的钢纤维混凝土，然后悬挂Ф6 mm的网片；然后架设型钢拱架，最后再在型钢拱架的径向内表面上喷涂一层低温混凝土；/n（6）初期支护完成后，对拱顶拱腰变形较大位置进行注浆加固；采用Φ42mm钢管，进行环向、纵向按照50cm×50cm进行注浆，注浆按照压力 1.2-1.5MPa 控制；/n（7）在低温混凝土表面敷设一层防水层，并使用土工布防护；/n（8）仰拱和二衬施工。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高海拔地区隧道工程中针对不良地质的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）提供超前地质报告；利用地质雷达，进行超前地质预报，沿测线进行数据采集，连续探测，得到雷达反射剖面，由此提供隧道开挖工作面前方的建议围岩级别、不良地质体预报以及掌子面前方的水文地质条件和可能出现的涌水预报；
（2）超前支护施工；采用直径为30-35mm的超前锚杆对掌子面前方围岩进行锁定，所述超前锚杆的长度为4-4.5m，外插角根据实际情况进行调整，保证在一个循环的爆破之后仍有一部分锚杆存留在岩体中，对掌子面起加固作用；
（3）隧道掘进；在掌子面上设置多个钻孔，多个钻孔分别形成掏槽和爆破孔，在爆破孔内装填炸药，装填完毕后实施引爆；爆炸后，及时向掌子面喷雾、洒水，湿润岩面，通过喷雾、洒水软化围岩，促使岩层原始应力的释放调整，同时降低因爆破引起的空气中的粉尘含量，接着进行爆后出渣处理；
（4）针对涌水进行排水处理；包括涌水作业面处理以及设置排水系统与涌水出水头连接，在涌水正坡段时由排水系统直接引排至隧道的平导中部的排水沟，在涌水反坡地段时采用移动泵站的排水方法，设泵站接力排水，引排至正坡洞中部的排水沟，所述排水沟在路基外侧设置污水处理系统后引排至路基排水沟；
（5）初期支护施工；在隧道壁上施作4.5-4.8m长涨壳式预应力中空锚杆，然后喷涂一层6-8cm厚的钢纤维混凝土，然后悬挂Ф6mm的网片；然后架设型钢拱架，最后再在型钢拱架的径向内表面上喷涂一层低温混凝土；
（6）初期支护完成后，对拱顶拱腰变形较大位置进行注浆加固；采用Φ42mm钢管，进行环向、纵向按照50cm×50cm进行注浆，注浆按照压力1.2-1.5MPa控制；
（7）在低温混凝土表面敷设一层防水层，并使用土工布防护；
（8）仰拱和二衬施工。


2.根据权利要求1所述的一种高海拔地区隧道工程中针对不良地质的施工方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，所述地质雷达的采集方式为连续，每扫描采样数为1024，采集时窗为600ns。


3.根据权利要求2所述的一种高海拔地区隧道工程中针对不良地质的施工方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，还包括在沿开...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭学军，朱胥仁，刘柏汐，杨文国，汤宇，杨俊峰，杨曾，李一萍，吴彪，曹振兴，彭雨杨，方星桦，陈佐林，谭鹰，苗永旺，李传书，
申请(专利权)人：中铁五局集团第一工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43