一种隧道高压富水断层带的快速施工方法

摘要

本发明涉及隧道施工领域，具体为一种隧道高压富水断层的快速施工方法，解决在传统认识指导下，对于高压富水断层带隧道的施工方法存在很多问题，在正洞与平导之间增设泄水支洞，对断层交界面上盘水量水压进行逐级降压，对于正洞大股出水采用引排不堵；待正洞水压降到0.3-0.5MPa时，采用信息化跟踪精确注浆方法对正洞进行注浆加固；采用快挖快封技术对正洞和平导进行开挖。对高压富水断层破碎带首次采用分水降压、信息化跟踪精确注浆和快挖快封组合技术，突破了以往分水降压与注浆加固施工方法对立的观念，解决了隧道高压富水断层带施工的世界级难题，提高了施工进度和效率，保证了隧道安全快速贯通。

主权项

一种隧道高压富水断层带的快速施工方法，其特征是当隧道平导和正洞进入高压富水断层带时，包括以下步骤：(1)在正洞(6)与平导(7)之间增设至少一个泄水支洞(8)作为长期分水降压通道，对断层交界面上盘水量水压进行逐级降压，泄水支洞施工超前正洞50-200m，对于正洞和平导大股出水采用引排不堵；(2)待正洞水压降到0.3-0.5Mpa时采用信息化跟踪精确注浆方法进行注浆加固，具体方法如下：A、施作止浆墙；设置孔口管、注浆管B、测量钻孔涌水C、压水试验D、布孔、钻孔作业a、先施作3-5个作为外圈孔的超前地质探孔(1)，分布在拱顶、拱腰及拱脚处，根据超前地质探孔的监测结果探明实际地质情况及水文条件，优化后续布孔设计；b、施作其余外圈孔(2)，为环形布置，注浆加固圈厚度为3.5～5m，相邻外圈孔开孔间距为1.5m，终孔间距为3m；c、施作至少一层内圈孔(3)，在外圈孔内侧呈环形布置，注浆加固圈厚度为1.5～2m，相邻外圈孔开孔间距为1.5m，终孔间距为3m；d、施作工作面稳定孔(4)，在工作面上半断面按照相邻孔之间上下左右间距均为1.5m、且为梅花形的原则布孔；在工作面下半断面按照相邻孔之间上下左右间距均为3.0m、且为梅花形的原则布孔；e、施作检查孔，根据上述外圈孔、内圈孔、工作面稳定孔的涌水量和注浆量分析结果，布置检查孔，主要布置在地质条件差或注浆薄弱区域的异常孔附近，采用一个异常孔周围布置两个检查孔的原则；f、施作管棚孔(5)，在开挖轮廓线外拱部90°～120°范围内布孔，布设间距40～50cm，外插角5°～7°；E、注浆作业a、注浆顺序：注浆过程按照外堵裂隙、内固围岩，由外及内、间隔跳孔的约束法进行注浆顺序控制，具体注浆顺序依次为超前地质探孔—其余外圈孔—内圈孔—工作面稳定孔—检查孔—管棚孔，注浆过程中，内层孔作为外层孔的检查孔，相邻孔互为检查孔；b、注浆方式：采用前进式分段注浆，分段长度根据出水量及地层破碎程度进行控制：出水量小于Q＜10m3/h时，分段长度小于10m/段；钻孔出水量10m3/h≤Q＜30m3/h时，按照3-5m/段长度控制；钻孔出水量Q≥30m3/h时，停止钻进立即进行注浆处理；地层无坍孔，分段长度小于10m/段；地层出现轻微坍孔，分段长度小于或等于5m/段；地层出现严重坍孔，停止钻进注浆；c、注浆材料选择：以硫铝酸盐水泥单液浆、普通水泥单液浆为主，普通水泥-水玻璃双液浆、超细水泥浆为辅，其中硫铝酸盐水泥单液浆水灰比为(0.8～1.2)∶1，普通水泥单液浆水灰比为(0.6～1.2)∶1，普通水泥-水玻璃双液浆水灰比为(0.8～1.2)∶1，体积比为1∶(0.3～1)，超细水泥浆水灰比为(0.8～1.2)∶1；F、超前大管棚施工选择围岩较好地段为管棚搭接段落，采用无工作室管棚施工，施工中对搭接段和管棚后段采用小导管加强施作，管棚材料采用Φ76-Φ108mm无缝钢管；G、玻璃纤维锚杆稳定工作面超前注浆结束后，在工作面上半断面的钻孔内放入中空玻璃纤维锚杆并进行注浆施工，使具高抗拉强度的锚杆通过浆液和软弱地层固结成为整体，形成纵向锚固柱；(4)拆除止浆墙止浆墙采用爆破法拆除，在其横断面方向，先掏心，周边预留50-100cm，逐圈采用爆破方法扩挖，在其纵向方向，分段爆破长度为50cm；在孔口管位置爆破加强；(5)采用快挖快封技术对正洞和平导进行开挖A、短距离超前和周边钻探在施工过程中加强前方及周边5.0m范围内的钻孔探测，正洞每循环上导施工6个孔，下、中导各施工2个孔；平导每循环上导施工3个孔，下、中导各施工2个孔；孔数实行分级管理，根据开挖长度的不同及时进行调整，对于前10m可减少至3个孔，后10m施工6个孔；B、对正洞采用三台阶七步开挖法进行施工，平导采用上下台阶开挖法进行施工。