引水隧洞不良地質(zhì)洞段處理方法及大直徑引水隧洞結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種引水隧洞不良地質(zhì)洞段處理方法及大直徑引水隧洞結(jié)構(gòu)，特別是一種圓形大直徑引水隧洞不良地質(zhì)洞段處理方法及圓形大直徑引水隧洞結(jié)構(gòu)，屬于隧洞支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在水電水利等工程建設(shè)中包含有大量引水隧洞施工，引水隧洞部分洞段有時(shí)將不可避免地布置在破碎、軟弱巖層不良地質(zhì)段中，特別是圓形大直徑引水隧洞軟弱巖層洞段進(jìn)行施工過程中，其開挖處理非常困難，塌方問題較為突出，而且經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)反復(fù)塌方反復(fù)處理的情況，往往會(huì)耗費(fèi)大量人力、物力與時(shí)間，既增加了工程投資又延誤了工程工期。項(xiàng)目存在前期開挖施工期及運(yùn)行期安全運(yùn)行的危險(xiǎn)，目前所采用處理措施主要為采取超前支護(hù)或注漿加固等措施，具體采用超前錨桿、超前小導(dǎo)管或小管棚+鋼拱架、超前全斷面帷幕注漿等等措施。上述方法對(duì)于小斷面軟弱巖層隧洞雖有一定的效果，但對(duì)大直徑斷面引水隧洞處理不理想，方法不具系統(tǒng)性，且沒有較強(qiáng)的針對(duì)性，經(jīng)濟(jì)性較差，也沒有結(jié)合開挖施工期隧洞自身穩(wěn)定的初期支護(hù)及永久運(yùn)行期受內(nèi)水壓力永久襯砌等條件綜合考慮。因此，需要一種便于安全快捷地處理軟弱巖層洞段的技術(shù)措施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于，提供一種引水隧洞不良地質(zhì)洞段處理方法及大直徑引水隧洞結(jié)構(gòu)，特別是一種圓形大直徑引水隧洞不良地質(zhì)洞段處理方法及圓形大直徑引水隧洞結(jié)構(gòu)，以解決圓形大直徑引水隧洞通過破碎、軟弱巖層等不良地質(zhì)段時(shí)的技術(shù)問題，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
本發(fā)明的一種引水隧洞不良地質(zhì)洞段處理方法為，該方法結(jié)合圓形隧洞自身的自穩(wěn)情況，采取初期支護(hù)加二次襯砌的措施，防止軟弱巖層帶塌方事故的發(fā)生，以解決引水隧洞的運(yùn)行安全。
[0005]前述處理方法中，所述初期支護(hù)采用分層或分塊的開挖方式，分層或分塊的綜合進(jìn)尺不大于2m ;每開挖一部分馬上對(duì)開挖部分進(jìn)行混凝土初噴，在初噴混凝土的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行錨桿、掛網(wǎng)、鋼格柵拱架及復(fù)噴混凝土的操作，以加強(qiáng)作業(yè)面安全與圍巖穩(wěn)定。
[0006]前述處理方法中，所述初期支護(hù)采用強(qiáng)度高的鋼結(jié)構(gòu)與噴混凝土加強(qiáng)支護(hù)；支護(hù)所用錨桿選用全長固結(jié)型錨桿或可施加注漿壓力的注漿自鉆式錨桿；支護(hù)所用噴混凝土采用鋼纖維混凝土或纖維混凝土替代現(xiàn)有的素混凝土 ；通過錨桿、噴混凝土結(jié)構(gòu)物的聯(lián)合作用，改善圍巖的自承能力，使圍巖的收斂變形趨于穩(wěn)定。
[0007]前述處理方法中，所述二次襯砌是在初期支護(hù)的基礎(chǔ)上采用鋼筋混凝土進(jìn)行二次襯砌，鋼筋混凝土厚度大于Im ;由二次襯砌構(gòu)成圓形大直徑引水隧洞。
[0008]根據(jù)上述處理方法構(gòu)成的本發(fā)明的一種大直徑引水隧洞結(jié)構(gòu)為，該結(jié)構(gòu)包括穿越不良地質(zhì)的圓形大直徑引水隧洞，引水隧洞上部240度范圍內(nèi)外圍設(shè)有初期支護(hù)；初期支護(hù)包括經(jīng)錨桿固定在不良地質(zhì)工作面的掛網(wǎng)鋼筋，掛網(wǎng)鋼筋內(nèi)側(cè)設(shè)有鋼格柵拱架，掛網(wǎng)鋼筋和鋼格柵拱架上噴有混凝土噴涂層。
[0009]前述大直徑引水隧洞結(jié)構(gòu)中，所述錨桿沿圓形大直徑引水隧洞圓周按放射狀布置；同時(shí)沿圓形大直徑引水隧洞長度交錯(cuò)均布。
[0010]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過對(duì)軟弱巖層不良地段的技術(shù)處理，不僅降低了施工過程中的難度，施工方法實(shí)用可行、先進(jìn)合理、高效，且提高了施工的速度，并能有效降低施工成本，保證了施工的順利和后期引水隧洞運(yùn)行的安全。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]附圖中的標(biāo)記:1-混凝土噴涂層，2-掛網(wǎng)鋼筋，3-鋼格柵拱架，4-錨桿，5-圓形大直徑引水隧洞。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不作為對(duì)本發(fā)明的任何限制。
[0014]本發(fā)明的一種引水隧洞不良地質(zhì)洞段處理方法，如圖1所示，該方法結(jié)合圓形隧洞自身的自穩(wěn)情況，采取初期支護(hù)加二次襯砌的措施，防止軟弱巖層帶塌方事故的發(fā)生，以解決引水隧洞的運(yùn)行安全。初期支護(hù)采用分層或分塊的開挖方式，分層或分塊的綜合進(jìn)尺不大于2m ;每開挖一部分馬上對(duì)開挖部分進(jìn)行混凝土初噴，在初噴混凝土的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行錨桿、掛網(wǎng)、鋼格柵拱架及復(fù)噴混凝土的操作，以加強(qiáng)作業(yè)面安全與圍巖穩(wěn)定。
[0015]初期支護(hù)采用強(qiáng)度高的鋼結(jié)構(gòu)與噴混凝土加強(qiáng)支護(hù)；支護(hù)所用錨桿選用全長固結(jié)型錨桿或可施加注漿壓力的注漿自鉆式錨桿；支護(hù)所用噴混凝土采用鋼纖維混凝土或纖維混凝土替代現(xiàn)有的素混凝土；通過錨桿、噴混凝土結(jié)構(gòu)物的聯(lián)合作用，改善圍巖的自承能力，使圍巖的收斂變形趨于穩(wěn)定。二次襯砌是在初期支護(hù)的基礎(chǔ)上采用鋼筋混凝土進(jìn)行二次襯砌，鋼筋混凝土厚度大于Im ;由二次襯砌構(gòu)成圓形大直徑引水隧洞。
[0016]根據(jù)上述方法構(gòu)成的本發(fā)明的一種大直徑引水隧洞結(jié)構(gòu)為，該結(jié)構(gòu)包括穿越不良地質(zhì)的圓形大直徑引水隧洞5，引水隧洞5上部240度范圍內(nèi)外圍設(shè)有初期支護(hù)；初期支護(hù)包括經(jīng)錨桿4固定在不良地質(zhì)工作面的掛網(wǎng)鋼筋2，掛網(wǎng)鋼筋2內(nèi)側(cè)設(shè)有鋼格柵拱架3，掛網(wǎng)鋼筋2和鋼格柵拱架3上噴有混凝土噴涂層I。錨桿4沿圓形大直徑引水隧洞5圓周按放射狀布置；同時(shí)沿圓形大直徑引水隧洞5長度交錯(cuò)均布。
實(shí)施例
[0017]具體實(shí)施可參考圖1，為克服現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明是這樣解決的:圓形大直徑引水隧洞可能遇到的軟弱巖層不良地質(zhì)情況，結(jié)合水電水利工程引水隧道工程特點(diǎn)及其它類似工程經(jīng)驗(yàn)，提出圓形大直徑引水隧洞軟弱巖層不良地質(zhì)段處理措施，該措施按以下步驟進(jìn)行:
1、初期開挖支護(hù)措施:在軟弱巖層中，圍巖自穩(wěn)時(shí)間極短甚至無自穩(wěn)能力，且由于工程直徑大，可根據(jù)洞室跨度、巖性及其它地質(zhì)條件等采取合理的開挖方法，采用分層開挖或分層分塊的開挖方式，并且開挖一部分，支護(hù)完成一部分。分層開挖綜合進(jìn)尺不能太大，應(yīng)在Im?2m之間。由于軟弱巖自身強(qiáng)度低，開挖后，圍巖不足以承受應(yīng)力重分布產(chǎn)生的二次應(yīng)力，加上圍巖松弛后，自身也成了荷載的一部分，因此臨時(shí)支護(hù)采用強(qiáng)度高的鋼結(jié)構(gòu)與噴混凝土來加強(qiáng)支護(hù)。
[0018]加強(qiáng)支護(hù)的措施:
(I )、改變噴層強(qiáng)度，用鋼纖維混凝土或纖維混凝土替代素混凝土 ；
(2)、采用加密加長自鉆式錨桿。選用全長固結(jié)型錨桿，或可施加注漿壓力的注漿自鉆式錨桿。通過錨桿、噴混凝土結(jié)構(gòu)物的聯(lián)合作用，改善圍巖的自承能力，使圍巖的收斂變形穩(wěn)定下來。軟弱巖層的支護(hù)必須及時(shí)緊跟開挖工作面。實(shí)踐證明，軟巖在開挖暴露后，立即噴上一層混凝土，往往能延長圍巖的自穩(wěn)時(shí)間。在初噴一層的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行錨桿、掛網(wǎng)、鋼格柵拱架、再復(fù)噴的操作程序更有利于作業(yè)安全與圍巖穩(wěn)定。
[0019]2、二次襯砌措施:采用鋼筋混凝土進(jìn)行二次襯砌，厚度應(yīng)大于Im ;此鋼筋混凝土二次襯砌應(yīng)結(jié)合初期支護(hù)的效應(yīng)進(jìn)行運(yùn)行期受內(nèi)水壓力永久襯砌結(jié)構(gòu)分析。
[0020]根據(jù)前述方法構(gòu)成的圓形大直徑引水隧洞結(jié)構(gòu)如圖1所示。包括混凝土噴涂層1、掛網(wǎng)鋼筋2、鋼格柵拱架3、錨桿4、圓形大直徑引水隧洞5。
[0021]上述結(jié)構(gòu)的施工步驟如下:
I)分層開挖完成隧洞開挖(一般為上部240° )，隧洞開挖深度不大于2米，然后在內(nèi)壁初噴一道混凝土噴涂層I ;混凝土摻有鋼纖維以提高混凝土噴涂層的強(qiáng)度和拉結(jié)力。
[0022]2)然后采用全長固結(jié)型錨桿或可施加注漿壓力的注漿自鉆式錨桿在一序隧洞內(nèi)壁施工掛網(wǎng)鋼筋2，并在掛網(wǎng)鋼筋2內(nèi)側(cè)架設(shè)鋼格柵拱架3進(jìn)行支撐。
[0023]3)然后在掛網(wǎng)鋼筋2和鋼格柵拱架3上再復(fù)噴一層混凝土噴涂層。
[0024]4)然后在構(gòu)成的初期支護(hù)內(nèi)施工圓形大直徑引水隧洞5，施工圓形大直徑引水隧洞時(shí)，可分兩步進(jìn)行，第一步先施工引水隧洞上部240°范圍內(nèi)的引水隧洞；
5)然后再完成引水隧洞下部120°范圍內(nèi)的引水隧洞，構(gòu)成永久性引水隧洞。
[0025]6)先施工的引水隧洞和后施工的引水隧洞應(yīng)結(jié)合初期支護(hù)的效應(yīng)進(jìn)行運(yùn)行期受內(nèi)水壓力永久襯砌結(jié)構(gòu)分析。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種引水隧洞不良地質(zhì)洞段處理方法，其特征在于:該方法結(jié)合圓形隧洞自身的自穩(wěn)情況，采取初期支護(hù)加二次襯砌的措施，防止軟弱巖層帶塌方事故的發(fā)生，以解決引水隧洞的運(yùn)行安全。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述引水隧洞不良地質(zhì)洞段處理方法，其特征在于:所述初期支護(hù)采用分層或分塊的開挖方式，分層或分塊的綜合進(jìn)尺不大于2m ;每開挖一部分馬上對(duì)開挖部分進(jìn)行混凝土初噴，在初噴混凝土的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行錨桿、掛網(wǎng)、鋼格柵拱架及復(fù)噴混凝土的操作，以加強(qiáng)作業(yè)面安全與圍巖穩(wěn)定。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述引水隧洞不良地質(zhì)洞段處理方法，其特征在于:所述初期支護(hù)采用強(qiáng)度高的鋼結(jié)構(gòu)與噴混凝土加強(qiáng)支護(hù)；支護(hù)所用錨桿選用全長固結(jié)型錨桿或可施加注漿壓力的注漿自鉆式錨桿；支護(hù)所用噴混凝土采用鋼纖維混凝土或纖維混凝土替代現(xiàn)有的素混凝土；通過錨桿、噴混凝土結(jié)構(gòu)物的聯(lián)合作用，改善圍巖的自承能力，使圍巖的收斂變形趨于穩(wěn)定。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述引水隧洞不良地質(zhì)洞段處理方法，其特征在于:所述二次襯砌是在初期支護(hù)的基礎(chǔ)上采用鋼筋混凝土進(jìn)行二次襯砌，鋼筋混凝土厚度大于Im ;由二次襯砌構(gòu)成圓形大直徑引水隧洞。5.一種根據(jù)權(quán)利要求1?4任一權(quán)利要求所述方法構(gòu)成的大直徑引水隧洞結(jié)構(gòu)，包括穿越不良地質(zhì)的圓形大直徑引水隧洞(5)，其特征在于:在引水隧洞(5)上部240度范圍內(nèi)外圍設(shè)有初期支護(hù)；初期支護(hù)包括經(jīng)錨桿(4)固定在不良地質(zhì)工作面的掛網(wǎng)鋼筋(2)，掛網(wǎng)鋼筋(2)內(nèi)側(cè)設(shè)有鋼格柵拱架(3)，掛網(wǎng)鋼筋(2)和鋼格柵拱架(3)上噴有混凝土噴涂層(I)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述大直徑引水隧洞結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述錨桿(4)沿圓形大直徑引水隧洞(5)圓周按放射狀布置；同時(shí)沿圓形大直徑引水隧洞(5)長度交錯(cuò)均布。
【專利摘要】<b>本發(fā)明公開了一種引水隧洞不良地質(zhì)洞段處理方法及大直徑引水隧洞結(jié)構(gòu)，本發(fā)明結(jié)合圓形隧洞自身的自穩(wěn)情況，采取初期支護(hù)加二次襯砌的措施，防止軟弱巖層帶塌方事故的發(fā)生，以解決引水隧洞的運(yùn)行安全。本發(fā)明通過對(duì)軟弱巖層不良地段的技術(shù)處理，不僅降低了施工過程中的難度，施工方法實(shí)用可行、先進(jìn)合理、高效，且提高了施工的速度，并能有效降低施工成本，保證了施工的順利和后期引水隧洞運(yùn)行的安全。</b>
【IPC分類】E21D20/00, E21D9/04, E21D11/00
【公開號(hào)】CN105114098
【申請?zhí)枴緾N201510307339
【發(fā)明人】趙繼勇, 嚴(yán)成斌, 賀雙喜, 祁偉強(qiáng)
【申請人】中國電建集團(tuán)貴陽勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年6月8日