一种强震后瓦斯隧道塌方段重建施工方法

摘要

本发明公开了一种强震后瓦斯隧道塌方段重建施工方法，主要包括以下步骤：步骤A.塌方腔体出渣、降低渣体高度至开挖轮廓线上方50cm处为止；步骤B.施作超前支护护拱，然后施作超前支护；步骤C.预埋砼输送管后填渣封口、喷砼止浆，喷砂形成隔离层并进行超前支护注浆；步骤D.喷砂形成隔离层后，通过预埋的砼输送管向塌腔回填C25砼。本发明具有有效减轻拱顶载荷、有效避免支护间漏渣、施工效率高、支护效果好、防瓦斯泄露、成本较低、施工安全性高的有益效果。

说明书

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种强震后瓦斯隧道塌方段重建施工方法。

背景技术

现有的塌方隧道重建施工中，一般是采用管棚防护的方法对塌方隧道进行支护，然后进行塌方隧道的挖掘重建作业。但是在强震区域的塌方瓦斯隧道重建施工中，存在余震不断、瓦斯浓度高、围岩极易破碎、塌方规模大等不利因素，如果采用基于管棚防护的隧道重建方法，就会存在施工进度慢、效率低下、成本高昂、余震时瓦斯易泄露、围岩易二次垮塌的缺陷，因此为了最大限度保护施工人员的生命安全、加快塌方隧道重建施工进度、降低塌方隧道重建施工成本，本发明提出了一种强震后瓦斯隧道塌方段重建施工方法。

发明内容

针对传统塌方隧道重建施工中，特别是针对强震区域瓦斯塌方隧道基于管棚支护方法在余震多发、瓦斯浓度高、围岩极易破碎、塌方规模大等不利因素下进行重建施工中所存在的施工进度慢、效率低下、成本较高、余震时瓦斯易泄露、围岩易二次垮塌的缺陷，本发明提出了一种强震后瓦斯隧道塌方段重建施工方法，基于帽式防护对瓦斯塌方隧道进行快速、高效、安全地重建施工工作，具有施工效率高、施工工期短、施工成本较低、施工环境安全的有益效果。

本发明通过下述技术方案实现：

一种强震后瓦斯隧道塌方段重建施工方法，其特征在于，还包括以下步骤：

步骤A.塌方腔体出渣、降低渣体高度至开挖轮廓线上方50cm处为止；

步骤B. 施作超前支护护拱，然后施作超前支护；

步骤C. 预埋砼输送管后填渣封口、喷砼止浆，喷砂形成隔离层并进行超前支护注浆；

步骤D.喷砂形成隔离层后，通过预埋的砼输送管向塌腔回填C25砼。

所述步骤A中，在塌方影响段加固作业完成后，进行塌方腔体出渣、降低渣体高度至开挖轮廓线以上50cm处，一方面减轻了拱顶以上的渣体载荷，另一方面避免了因注浆效果不佳而造成的开挖过程中超前支护间大量漏渣的情况。

所述步骤B、步骤C和步骤D中，采用预先施作超前支护护拱，后施作超前支护，然后喷砂隔离、超前支护处注浆，最终回填C25砼并使回填的C25砼与超前支护共同形成帽式壳体对塌方隧道进行整体支护加固，相比于传统的管棚支护方法，帽式支护方法具有施工效率高、施工进度快、成本较低、安全性更高的有益效果。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤B包括以下步骤：

步骤B1.在靠近塌方段的塌方影响段施作护拱，采用I22b工字钢作为护拱钢架，钢架间距0.5m/榀，钢架纵向采用环向间距为1m的Φ22钢筋连接，然后在每榀钢架的左、右两侧分别采用4根长度4m的Φ32自进式锚杆作为锁脚锚杆；

步骤B2.在护拱放作导向管，导线管为中心环向间距为30cm的Φ75的镀锌管，在拱部呈150°扇形范围布置，上外插角3°，左右外插角6°；

步骤B3.导向管放作完毕后，在塌方影响段喷30cm厚的C20砼形成护拱；

步骤B4.采用T40高强自进式锚杆及Φ51自进式锚杆放作扇形超前支护。

所述步骤B2中，导向管呈150°扇形布置是为了使之后的超前支护布置于导向管中后也呈现扇形形状，以此扩大超前支护的保护面积。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤B4中的超前支护采用T40高强自进式锚杆及Φ51自进式锚杆，每环施作长度6m，搭接长度1.5m，环向间距30m，拱部呈150°布置，上外插角3°，左右外插角6°；Φ51自进式锚杆每节长度1m，采用丝扣连接套连接并钻Φ8注浆孔，所述注浆孔环向间距5cm×纵向间距10cm呈梅花形布置。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤C包括以下步骤：

步骤C1.通过塌渣与原初期支护相接触空隙在左、中、右分别各垂直预埋长度为3m、9m、3m的砼输送管，砼输送管预埋完毕后，对塌渣与原初期支护相接处喷20cm厚的C20砼进行封闭并形成止浆墙；

步骤C2.在超前支护和渣体之间区域喷砂形成隔离层；

步骤C3.采用1:1水泥净浆对超前支护进行注浆，注浆压力为1.0-1.5Mpa。

所述步骤C2中进行喷砂形成隔离层一方面是为了避免因渣体过度固结或砼渗漏而造成的侵限，另一方面是为了切断塌腔内大量瓦斯溢出到施工作业面的通道，确保施工作业的安全。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤D中塌腔回填的C25砼高度为3m。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤A之前还包括步骤S.塌腔出渣前进行塌方影响段加固钢架的架设，所述步骤S包括以下步骤：

步骤S1.在塌方影响段架设加固钢架，钢架采用I18工字钢，钢架间距50cm/榀；

步骤S2.每榀相邻钢架之间铜通过Φ22螺纹钢筋连接，钢筋环向间距1m，钢架连接完成后在每榀钢架两侧各放作4根长度为4m的Φ32自进式锚杆作为锁脚锚杆。

所述步骤S1中，钢架间距可根据具体施工情况进行调整。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤D之后还包括步骤Z.塌腔C25砼回填完成后进行塌方段开挖、塌方段初支、塌方段二衬，所述步骤Z包括以下步骤：

步骤Z1.塌方段按上、中、下三个台阶依次进行开挖作业，每次开挖长度不大于1m；

步骤Z2.上导坑开挖及初支完成后需采用Φ42小导管对上导坑两侧进行注1:1水泥净浆加固，在中导坑开挖之前需通过上倒坑拱脚用Φ42小导管对中导坑两侧围岩注1:1水泥净浆预加固，在下导坑开挖之前需通过中导坑拱脚用Φ42小导管对下导坑两侧围岩注1:1水泥净浆预加固，注浆压力1.0-1.5Mpa；

步骤Z3.每个循环作业面喷10cm厚的C20砼进行封闭；

步骤Z4.采用I22b工字钢作为塌方段初支钢架，钢架间距50cm/榀，钢架纵向采用环向间距1m的Φ22钢筋连接，每榀钢架两侧各采用长度为4m、环向间距80cm、纵向间距50cm的Φ32自进式锚杆作为系统锚杆；

步骤Z5.喷30cm厚的C20砼；

步骤Z6.对塌方段进行塌方段二衬，二衬主筋为纵向间距20cm的Φ25钢筋，纵筋为环向间距20cm的Φ12钢筋，箍筋为环向间距20cm的Φ8钢筋，钢筋骨架搭建完成后喷70cm厚度的C20砼。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明采用在隧道支护施工之前，预先进行塌腔出渣、降渣高至开挖轮廓线以上50cm处的方法，减轻了拱顶以上的渣体载荷，同时避免了因注浆效果不佳而造成开挖过程中超前支护间大量漏渣的情况；相比于传统的隧道重建施工方法，本发明具有有效减轻拱顶载荷、有效避免支护间漏渣、更加安全可靠的有益效果。

（2）本发明采用在隧道塌方影响处预先施工超前支护护拱，然后施作超前扇形支护并进行注浆及喷砂隔离的方法实现了隧道超前支护，相比于传统的隧道重建方法，特别是基于管棚支护的隧道重建方法，本发明具有施工效率高、支护效果好、防瓦斯泄露、成本较低、施工安全性高的有益效果。

（3）本发明采用在超前支护完成后，向塌腔中回填C25砼，并使超前支护和回填C25砼形成整体帽式防护，对塌方隧道进行整体支护加固的方法，实现了塌方隧道的整体支护加固、提高了支护结构抵御余震、抵御塌方腔体顶部二次塌渣的能力，相比于传统的塌方隧道重建方法，本发明具有施工效率高、施工工期短、安全性更高的有益效果。

附图说明

图1为本发明的施工流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合实施例和附图对本发明做进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明。

实施例1：

一种强震后瓦斯隧道塌方段重建施工方法，如图1所示，主要包括以下步骤：

步骤A.塌方腔体出渣、降低渣体高度至开挖轮廓线上方50cm处为止；

步骤B. 施作超前支护护拱，然后施作超前支护；

步骤C. 预埋砼输送管后填渣封口、喷砼止浆，喷砂形成隔离层并进行超前支护注浆；

步骤D.喷砂形成隔离层后，通过预埋的砼输送管向塌腔回填C25砼。

所述步骤D中塌腔回填的C25砼高度为3m。

所述步骤A中，在塌方影响段加固作业完成后，进行塌方腔体出渣、降低渣体高度至开挖轮廓线以上50cm处，一方面减轻了拱顶以上的渣体载荷，另一方面避免了因注浆效果不佳而造成的开挖过程中超前支护间大量漏渣的情况。

所述步骤B、步骤C和步骤D中，采用预先施作超前支护护拱，后施作超前支护，然后喷砂隔离、超前支护处注浆，最终回填C25砼并使回填的C25砼与超前支护共同形成帽式壳体对塌方隧道进行整体支护加固，相比于传统的管棚支护方法，帽式支护方法具有施工效率高、施工进度快、成本较低、安全性更高的有益效果。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上做进一步优化，所述步骤B包括以下步骤：

步骤B1.在靠近塌方段的塌方影响段施作护拱，采用I22b工字钢作为护拱钢架，钢架间距0.5m/榀，钢架纵向采用环向间距为1m的Φ22钢筋连接，然后在每榀钢架的左、右两侧分别采用4根长度4m的Φ32自进式锚杆作为锁脚锚杆；

步骤B2.在护拱放作导向管，导线管为中心环向间距为30cm的Φ75的镀锌管，在拱部呈150°扇形范围布置，上外插角3°，左右外插角6°；

步骤B3.导向管放作完毕后，在塌方影响段喷30cm厚的C20砼形成护拱；

步骤B4.采用T40高强自进式锚杆及Φ51自进式锚杆放作扇形超前支护。

所述步骤B4中的超前支护采用T40高强自进式锚杆及Φ51自进式锚杆，每环施作长度6m，搭接长度1.5m，环向间距30m，拱部呈150°布置，上外插角3°，左右外插角6°；Φ51自进式锚杆每节长度1m，采用丝扣连接套连接并钻Φ8注浆孔，所述注浆孔环向间距5cm×纵向间距10cm呈梅花形布置。

所述步骤C包括以下步骤：

步骤C1.通过塌渣与原初期支护相接触空隙在左、中、右分别各垂直预埋长度为3m、9m、3m的砼输送管，砼输送管预埋完毕后，对塌渣与原初期支护相接处喷20cm厚的C20砼进行封闭并形成止浆墙；

步骤C2.在超前支护和渣体之间的区域喷砂形成隔离层；

步骤C3.采用1:1水泥净浆对超前支护进行注浆，注浆压力为1.0-1.5Mpa。

在塌腔出渣完成后，需要对塌方隧道进行超前支护，对隧道周围的软弱破碎围岩进行加固，同时避免因余震导致的塌腔二次落渣对后续工作造成影响。在进行塌方影响段超前支护之前，需要预先进行塌方影响段的超前支护护拱施工，使用I22b工字钢作为护拱钢架并在两侧使用自进式锚杆进行锁脚，钢架布设完毕后施作扇形布置的导向管，导向管用于之后的超前支护的连接安装及导向，导向管施作完成后进行喷砼形成护拱；在导向管中连接锚杆形成扇形超前支护，使支护面积更大。超前支护施作完成后，进行原初期支护处喷砼作业形成止浆墙，之后在超前支护之下、渣体之上区域喷砂形成隔离层，一方面避免因渣体过度固结、砼渗漏造成的侵限，另一方面防止塌腔内瓦斯大量溢出，提高施工安全性。在超前支护注浆完成后，对塌腔进行C25砼回填作业，回填高度约3m，进行C25砼回填后，C25砼与超前支护形成整体式帽式结构，实现了塌方隧道的整体支护加固、提高了支护结构抵御余震、抵御塌方腔体顶部二次塌渣的能力。

所述步骤B2中，导向管呈150°扇形布置是为了使之后的超前支护布置于导向管中后也呈现扇形形状，以此扩大超前支护的保护面积。

所述步骤C2中进行喷砂形成隔离层一方面是为了避免因渣体过度固结或砼渗漏而造成的侵限，另一方面是为了切断塌腔内大量瓦斯溢出到施工作业面的通道，确保施工作业的安全。

本实施例的其余部分与实施例1相同，故此不再赘述。

实施例3：

本实施例在实施例1或实施例2的基础上做进一步优化，所述步骤A之前还包括步骤S.塌腔出渣前进行塌方影响段加固钢架的架设，所述步骤S包括以下步骤：

步骤S1.在塌方影响段架设加固钢架，钢架采用I18工字钢，钢架间距50cm/榀，钢架间距可根据具体施工情况进行调整；

步骤S2.每榀相邻钢架之间铜通过Φ22螺纹钢筋连接，钢筋环向间距1m，钢架连接完成后在每榀钢架两侧各放作4根长度为4m的Φ32自进式锚杆作为锁脚锚杆。

所述步骤D之后还包括步骤Z.塌腔C25砼回填完成后进行塌方段开挖、塌方段初支、塌方段二衬，所述步骤Z包括以下步骤：

步骤Z1.塌方段按上、中、下三个台阶依次进行开挖作业，每次开挖长度不大于1m；

步骤Z2.上导坑开挖及初支完成后需采用Φ42小导管对上导坑两侧进行注1:1水泥净浆加固，在中导坑开挖之前需通过上倒坑拱脚用Φ42小导管对中导坑两侧围岩注1:1水泥净浆预加固，在下导坑开挖之前需通过中导坑拱脚用Φ42小导管对下导坑两侧围岩注1:1水泥净浆预加固，注浆压力1.0-1.5Mpa；

步骤Z3.每个循环作业面喷10cm厚的C20砼进行封闭；

步骤Z4.采用I22b工字钢作为塌方段初支钢架，钢架间距50cm/榀，钢架纵向采用环向间距1m的Φ22钢筋连接，每榀钢架两侧各采用长度为4m、环向间距80cm、纵向间距50cm的Φ32自进式锚杆作为系统锚杆；

步骤Z5.喷30cm厚的C20砼；

步骤Z6.对塌方段进行塌方段二衬，二衬主筋为纵向间距20cm的Φ25钢筋，纵筋为环向间距20cm的Φ12钢筋，箍筋为环向间距20cm的Φ8钢筋，钢筋骨架搭建完成后喷70cm厚度的C20砼。

所述步骤Z2中，上倒坑开挖及支护完成后，需要在上倒坑两侧注1:1水泥净浆进行加固，在中导坑开挖之前，需要通过上导坑拱脚对中导坑两侧围岩注1:1水泥净浆，在下导坑开挖之前需要通过中导坑的拱脚对下导坑两侧围岩注1:1水泥净浆，预先注浆是为了加固导坑两侧围岩，以确保开挖时，保证两侧围岩的稳定，避免产生滑塌。

本实施例的其余部分与实施例1或2相同，故此不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。