软弱反倾边坡提前释放围岩变形的让压施工方法

摘要

本发明涉及一种软弱反倾边坡提前释放围岩变形的让压施工方法。本发明的目的是提供一种软弱反倾边坡提前释放围岩变形的让压施工方法，以降低开挖过程中以及开挖完成后的围岩倾倒变形风险，确保边坡整体稳定和支护结构安全。本发明的技术方案是：一种软弱反倾边坡提前释放围岩变形的让压施工方法，其特征在于：通过控制性爆破，达到松弛岩体的目的；通过注水软化爆破松弛部位的岩体，诱发边坡发生倾倒变形；通过监测边坡坡面位移特征确定注水的时机；待注水完成后，进行该倾倒变形边坡的正常开挖流程。本发明适用于一类特殊岩石高边坡工程的设计施工，即由软弱岩体构成的倾倒变形边坡。

说明书

技术领域

本发明涉及一种软弱反倾边坡提前释放围岩变形的让压施工方法。适用于一类特殊岩石高边坡工程的设计施工，即由软弱岩体构成的倾倒变形边坡。

背景技术

由于强度较低的板岩、片岩等层状岩体构成的边坡，当层面走向与坡面小角度相交，并且层面倾向与坡面倾向相反时，即会形成弯曲倾倒变形边坡。这类软弱岩体组成的倾倒变形边坡，在历史上往往经历了强烈的倾倒变形，坡面浅层岩体松弛破碎，开挖此类边坡的困难在于难以控制施工期间的倾倒大变形，即便边坡开挖并支护完成后，倾倒变形仍可能持续发展，尤其是在降雨等因素的影响下，边坡继续发生倾倒变形会导致施工完成后的边坡发生支护结构破坏(锚索拉断、框格梁崩坏)、马道错位等现象。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种软弱反倾边坡提前释放围岩变形的让压施工方法，以降低开挖过程中以及开挖完成后的围岩倾倒变形风险，确保边坡整体稳定和支护结构安全。

本发明所采用的技术方案是：一种软弱反倾边坡提前释放围岩变形的让压施工方法，其特征在于：

通过控制性爆破，达到松弛岩体的目的；

通过注水软化爆破松弛部位的岩体，诱发边坡发生倾倒变形；

通过监测边坡坡面位移特征确定注水的时机；

待注水完成后，进行该倾倒变形边坡的正常开挖流程。

本发明施工方法具体步骤如下：

a、在边坡开挖轮廓线以内开挖多条施工支洞，在施工支洞中钻设爆破孔，并完成爆破装药；

b、在边坡表面布置若干表面位移监测点，监测坡表位移变形特征；

c、起爆爆破孔；

d、待表面位移监测点监测到的坡表位移变形特征趋于收敛后，通过所述施工支洞钻设注水孔；

e、通过注水孔往爆破所产生的围岩松弛部位注入高压水，直至注水过程中导致的坡表围岩变形增量与累计变形量相比小于5％，则停止注水；

f、通过注水孔向边坡坡脚位置注入水泥浆液；

g、进行该倾倒变形边坡的正常开挖流程。

步骤e中采用循环注水的方法往注水孔内注水，每个注水循环过程中先保持注水压力注水一定时间，停止注水后待到表面位移监测点监测到的坡表位移变形特征趋于稳定，则开始下一个注水循环。

第1个注水循环中：注水压力控制在2MPa，维持注入2MPa压力大于5小时，随后降低注水压力至0.5MPa，并保持0.5MPa压力注水压力2天；

第2个注水循环中：注水压力控制在0.5MPa，并保持0.5MPa压力注水压力3天；

第n+2个注水循环中：注水压力控制在0.5MPa，并保持0.5MPa压力注水压力3天，n为正整数。

步骤f中水泥浆液的注浆压力控制在0.2～0.3MPa，当单孔注浆速率小于0.5L/分钟，停止注浆。

所述施工支洞具有3条，开挖边坡内不同高程，至上而下依次为第一支洞、第二支洞和第三支洞，

第一支洞距离边坡开口线的垂直高程H1＝1/3H，第二支洞距离边坡开口线的垂直高程H2＝2/3H，第三支洞位于坡脚开挖位置；施工支洞距离坡表的垂直距离为0.2H～0.3H，且施工支洞距离开挖轮廓线的垂直距离大于等于20m，小于等于40m，其中H为边坡开挖区域高度。

通过所述施工支洞向坡表侧钻设所述爆破孔，钻孔仰角25°～40°；其中第三支洞还向坡表侧下倾20°～40°钻设有爆破孔；

所述上仰钻设的爆破孔孔底距坡表的长度为5～8m，下倾钻设的爆破孔长度方向覆盖坡脚开挖位置。

所述注水孔平行爆破孔布置。

所述表面位移监测点布置有4排，第一排表面位移监测点布置高程位于边坡开口线位置，第二、第三排表面位移监测点按高程等比布置在边坡中部，第四排表面位移监测点布置高程位于开挖坡脚上方3～5m位置。

爆破时先起爆第一支洞和第二支洞的爆破孔，待边坡表面趋于稳定后，再起爆第三支洞的爆破孔。

本发明的有益效果是：本发明通过控制性爆破，达到松弛特定部位岩体的目的，并利用板岩和片岩具有遇水软化的特征，通过注水软化爆破松弛部位岩体，诱发倾倒变形的发生，降低开挖过程中以及开挖完成后的围岩倾倒变形风险，从而确保边坡整体稳定和支护结构安全。

附图说明

图1为实施例的结构示意图。

图2为实施例中第一、第二支洞与爆破孔的位置关系示意图。

图3为实施例中第三支洞与爆破孔的位置关系示意图。

具体实施方式

本实施例的主要特征在于，通过对边坡变形敏感部位进行控制性爆破，并注入高压水诱发边坡发生倾倒变形，降低开挖过程中以及开挖完成后的围岩倾倒变形风险，从而确保边坡整体稳定和支护结构安全。本实施例的步骤如下：

a、如图1所示，在边坡开挖轮廓线以内，布置3条预处理施工支洞(第一支洞31、第二支洞32和第三支洞33)，施工支洞的轴线平行于开挖坡面。其中第一支洞31距离边坡开口线垂直高程H1＝1/3H；第二支洞32距离施工边坡开口线的垂直高程为2/3H；第三支洞33位于坡脚开挖位置。3条施工支洞距离坡表2的垂直距离为0.2～0.3H，并且应同时满足距离开挖轮廓线1的最垂直为小距离不应小于20m，最大垂直距离不应超过40m。本例中H为边坡开挖区域高度。

如图2、图3所示，本例通过3个预处理施工支洞，钻设90mm直径的爆破孔4，钻孔仰角25°～40°，钻孔长度以孔底距坡表2的长度5～8m为原则，爆破装药长度L1涵盖开挖线以内15m至孔底。其中第三支洞33需要补充钻设下倾的爆破孔4，下倾20°～40°，以钻孔在长度方向能覆盖坡脚开挖位置为原则，爆破装药长度L2不小于L1。通过3条施工支洞布置的控制性爆破孔4沿着施工支洞方向的排距为5m。边坡坡脚部位还布置有一排爆破孔4，其装药长度L2不小于L1，并且该排爆破孔与第三支洞33下倾的爆破孔之间孔底距离L3控制在5m以内。

b、在坡表2布置4排表面位移监测点5，其中第一排表面位移监测点5布置高程位于边坡开口线位置，第二排监测点和第三排监测点按高程等比布置在边坡中部；第四排监测点布置高程位于开挖坡脚上方3～5m的位置，表面位移监测点5以2次/天的频率记录边坡爆破过程和注水过程中的坡面监测部位围岩变形的增长特征。

c、完成爆破装药后，首先同时起爆第一支洞31和第二支洞32的爆破孔4，待边坡表面变形趋于稳定后，再起爆第三支洞33和坡脚位置的爆破孔。

d、待表面位移监测点监测到的坡表位移变形特征趋于收敛后，沿着施工支洞布置注水孔，注水孔平行于控制性爆破孔布置，在断面上与爆破孔之间的间距为1m。

e、3条施工支洞中，通过注水孔开展循环的高压注水工作。第一个注水循环：注水压力控制在2MPa，并维持注入2MPa压力不小于5小时，随后降低注水压力至0.5MPa，并保持该压力2天，使得爆破松弛部位的软岩充分软化；停止注水后，若5天时间内，边坡表面围岩的表面位移监测点5监测的围岩变形增长特征趋于稳定，则开始第二个注水循环。第二个注水循环：注水压力0.5MPa，并保持该压力3天，观察停止注水5天内，表面位移监测点5监测的围岩变形增长特征趋于稳定，则开展第下一个注水循环。重复第二个注水循环，直至注水过程中的坡表围岩变形增量与累计变形量相比普遍都小于5％，则说明诱发边坡倾倒变形工作基本完成，停止注水。

f、放置该边坡1个月后。在第三支洞33采用注水孔，向坡脚位置注入水泥浆液，加固坡脚位置的围岩，注浆压力控制在0.2～0.3MPa，当单孔注浆速率小于0.5L/分钟，停止注浆。

g、进行该倾倒变形边坡的正常开挖流程。