一種大斷面軟弱圍巖隧道雙層初期支護預防地質災害發生的施工方法及其結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于一種大斷面軟弱圍巖隧道雙層初期支護預防地質災害發生的施工方法及其結構。
【背景技術】
[0002]目前在隧道施工中，對于開挖高度為10米以上，開挖寬度為10米以上，隧道長度1000米以上的隧道，稱為大斷面超長的隧道，簡稱大斷面隧道。大斷面隧道在豎固的巖石地貌中較易施工，但若屬于剝蝕丘陵山地地貌，地形起伏較大，節理發育，裂隙較多，大量紅土夾浮石、孤石、分層較多，土石交接夾泥、黑色泥巖不規律分布，對巖體穩定性影響較大，導致出現較多的地質災害。
[0003]在上述地貌進行隧道施工不僅增加了隧道施工的難度和安全隱患，也使得成本投入增加，延誤了施工工期，而且若依傳統的隧道初期支護，往往在初期支護施工完成后，支護層常出現開裂、掉塊、拱架變形、仰拱底鼓、塌方冒頂等多種災害，致使施工難度急劇增加，如何能夠有效的預防并減少地質災害對施工的影響是急需要解決的問題。

【發明內容】

[0004]因此，本發明的目的是提供一種大斷面軟弱圍巖隧道雙層初期支護預防地質災害發生的施工方法及其結構，能夠有效的預防大斷面軟弱圍巖隧道地質災害的發生，保證隧道施工和運營安全，減少地質災害造成的經濟損失，具有施工資源和成本低，易施工，建設速度快，安全風險小和施工質量高的優點。
[0005]為此，本發明的方法包括如下步驟:
[0006]該方法以三臺階隧道施工法為基礎，第一步進行隧道的超前支護，第二步進行上導坑的上導第一層初期支護，第三步進行中導坑的中導第一層初期支護和中導第二層初期支護，第四步進行上導坑的上導第二層初期支護，第五步進行下導坑的下導第一層初期支護和下導第二層初期支護，第六步進行仰拱，形成各層初期支護內的鋼拱架閉合成環的支撐結構，包括如下步驟；
[0007](I)施工準備，對待施工隧道的地理、水質、巖土的條件進行預測，對隧道進行測量，繪制施工圖紙，制備隧道的施工方案，準備施工機械和物資；
[0008](2)隧道的超前支護，制備直徑50mm壁厚5mm的導管，每根導管長4.5m，其一端部制成錐形，采用YT28風槍進行鉆孔，并推送導管，縱向各孔交錯呈梅花形布置，縱向間距15cm，沿開挖輪廓線布置，環向間距35cm，角度控制在10°?30°，每環搭接長度1.5m，導管安裝完畢后對每根導管進行注漿施工，每根導管尾部與對應部的鋼拱架焊接；
[0009](3)上導坑的開挖和上導第一層初期支護，上導坑開挖時將隧道預留變形量調整為80cm，按照測量放樣點采用銑挖機進行開挖，減少震動對圍巖的擾動，預留核心土，上導臺階長度控制在3?5m的距離；上導第一層鋼拱架采用I22b工字鋼，按照實際開挖輪廓線預留變形量80cm制作，洞外分節制作，洞內拼裝，根據圍巖及沉降情況適時調整拱架間距50?60cm，每節鋼拱架之間采用4顆M20高強螺栓進行連接，確保連接板連接緊密，螺栓無松動，每榀鋼拱架之間采用直徑22_螺紋鋼筋連接，環向間距1.0m,采用直徑8_雙層鋼筋網網片，內外雙層，交替布置，網片中的網格尺寸15cmX 15cm，每榀拱架的拱腳施做兩根直徑50mm壁厚5mm鎖腳導管，采用L型鋼筋焊接牢固，并施做系統錨桿，噴射28cm厚C25鋼纖維早強混凝土，形成上導第一層初期支護；
[0010](4)中導坑的開挖及中導第一層初期支護和中導第二層初期支護，中導坑的開挖在上導第一層初期支護后進行，隧道左側與右側的中導坑交錯施工，不得同時施工，避免發生危險；中導第一層鋼拱架的半徑按預留變形量30cm進行制作，支立中導第一層鋼拱架，其上端與上導第一層鋼拱架下端進行連接，施做鋼筋網及錨桿，而后進行支立中導第二層鋼拱架，然后采用直徑22_螺紋鋼筋連接二層中導鋼拱架，二層中導鋼拱架兩端的連接板位置至少錯開45?55cm，以避免出現應力集中，中導第一層鋼拱架施做鋼筋網，中導第二層鋼拱架施做鋼筋網，兩層中導鋼拱架下端施做Φ 50*5的鎖腳注漿錨桿，長4m，采用L型鋼筋焊接牢固，再在兩層中導鋼拱架及鋼筋網上噴射54cm厚C25鋼纖維早強混凝土，形成中導第一層初期支護和中導第二層初期支護；
[0011](5)上導坑的上導第二層初期支護，兩側的兩層中導初期支護施工完成后，即可開始上導第二層初期支護的施工，上導第二層鋼拱架采用I20b工字鋼，上導第二層鋼拱架的半徑按照預留變形量30cm進行制作，每節拱架之間采用4顆M20高強螺栓進行連接，每榀拱架之間采用Φ22螺紋鋼筋連接，環向間距lm，內外雙層交錯布置，上導第二層鋼拱架的下端與對應部的中導第二層鋼拱架的上端連成一體，施做鋼筋網，噴射26cm厚C25鋼纖維混凝土，與第一層之間的空隙要噴射密實，不得有空隙，形成上導第二層初期支護；
[0012](6)下導坑的開挖及下導第一層初期支護和下導第二層初期支護，在滿足中導洞施工工作空間的情況下，進行下導洞施工，臺階長度在25?30m的距離，支立下導第一層鋼拱架，其上端與中導第一層鋼拱架下端進行連接，而后進行支立下導第二層鋼拱架，然后采用直徑22_螺紋鋼筋連接二層下導鋼拱架，二層下導鋼拱架上端的連接板位置至少錯開45?55cm，以避免出現應力集中，下導第一層鋼拱架施做鋼筋網，下導第二層鋼拱架施做鋼筋網，兩層中導鋼拱架下端施做Φ50*5的鎖腳注漿錨桿，長4m，采用L型鋼筋焊接牢固，再在兩層下導鋼拱架及鋼筋網上噴射54cm厚C25鋼纖維早強混凝土，形成下導第一層初期支護和下導第二層初期支護；
[0013](7)仰拱的初期支護，仰拱初支鋼拱架為一層，仰拱初支鋼拱架的兩端與下導第一層鋼拱架下端和下導第二層鋼拱架下端進行閉合連接，仰拱初支鋼拱架采用I22b工字鋼，并噴射28cm厚C25鋼纖維混凝土。
[0014]所述的隧道的超前支護包括對上導坑、中導坑和下導坑的超前支護。所述的上導坑的上導第二層初期支護是在中導第一層初期支護和中導第二層初期支護施工完成后進行。所述的隧道左側與右側的下導坑交錯施工。
[0015]一種實現本發明方法的結構，包括上導坑、中導坑和下導坑，其中:
[0016]上導第一層初期支護和上導第二層初期支護，上導第一層初期支護由上導第一層鋼拱架，雙層鋼筋網網片和在其上噴射的28cm厚C25鋼纖維早強混凝土所組成，各上導第一層鋼拱架環向間距1.0m，每榀鋼拱架之間用螺紋鋼筋連接，超前支護的每根導管尾部與對應部的鋼拱架焊接，每根上導第一層鋼拱架的兩端與隧道兩側對應部的中導第一層鋼拱架的上端連成一體，上導第二層初期支護貼合在上導第一層初期支護外側面上，上導第二層初期支護由上導第二層鋼拱架，雙層鋼筋網網片和在其上噴射的26cm厚C25鋼纖維早強混凝土所組成，各上導第二層鋼拱架環向間距1.0m，每榀鋼拱架之間用螺紋鋼筋連接，超前支護的每根導管尾部與對應部的鋼拱架焊接，每根上導第二層鋼拱架的兩端與隧道兩側對應部的中導第二層鋼拱架的上端連成一體；
[0017]中導第一層初期支護和中導第二層初期支護，中導第一層鋼拱架的上端與對應部的上導第一層鋼拱架下端連接，中導第二層鋼拱架的上端與對應部的上導第二層鋼拱架下端連接，用直徑22_螺紋鋼筋連接二層中導鋼拱架，二層中導鋼拱架兩端的連接板位置至少錯開45?55cm，中導第一層鋼拱架之間設鋼筋網，中導第二層鋼拱架設鋼筋網，兩層中導鋼拱架下端設有Φ50*5的鎖腳注漿錨桿，兩層中導鋼拱架及鋼筋網上噴射54cm厚C25鋼纖維早強混凝土，形成中導第一層初期支護和中導第二層初期支護；
[0018]下導第一層初期支護和下導第二層初期支護，下導第一層鋼拱架的上端與對應部的中導第一層鋼拱架下端連接，下導第二層鋼拱架的上端與對應部的中導第二層鋼拱架下端連接，用直徑22_螺紋鋼筋連接二層下導鋼拱架，二層下導鋼拱架兩端的連接板位置至少錯開45?55cm，下導第一層鋼拱架之間設鋼筋網，下導第二層鋼拱架設鋼筋網，兩層下導鋼拱架下端設有Φ50*5的鎖腳注漿錨桿，兩層下導鋼拱架及鋼筋網上噴射54cm厚C25鋼纖維早強混凝土，形成下導第一層初期支護和下導第二層初期支護；
[0019]仰拱的初期支護，仰拱初支鋼拱架的兩端與對應部的下導第一層鋼拱架下端和下導第二層鋼拱架下端進行閉合連接，仰拱初支鋼拱架采用I22b工字鋼，并噴射28cm厚C25鋼纖維混凝土。
[0020]所述的每根仰拱初支鋼拱架與對應部的上導、中導和下導第一層鋼拱架及上導、中導和下導第二層鋼拱架分別形成閉合成環的支撐結構。
[0021 ] 上述結構和方法達到了本發明的目的。
[0022]本發明能夠有效的預防大斷面軟弱圍巖隧道地質災害的發生，保證隧道施工和運營安全，減少地質災害造成的經濟損失，具有施工資源和成本低，易施工，建設速度快，安全風險小和施工質量高的優點。