深埋高地应力隧洞群变形控制方法与流程

本发明涉及隧道建造，具体涉及一种深埋高地应力隧洞群变形控制方法。

背景技术：

1、在深部地下空间中建造隧道工程时，不可避免地将面临高地应力问题，当多线并行的隧洞群施工时，由于先后施工洞室对原始地应力场的多次扰动，导致隧道周围地应力场分布复杂且随时间及施工掌子面推移地应力场还将持续变化，若施工支护措施或工序不当，可能导致先施工的隧道内出现局部钢架扭曲、支护结构开裂、剥落等现象。

2、针对这种问题，现有技术主要通过2种途径来实现：

3、(1)增大并行隧道之间的间距，尽量降低并行隧道施工过程中周围应力场相互扰动、叠加的影响。此方式可能导致选线难度增加，尤其是在地形地质条件复杂的艰险山区，交通廊道线位条件及其受限时，整体线路方案难以实现；或因隧洞群线间距增大导致工程规模增大，投资增加。

4、(2)对并行的各隧道洞室均采用强支护，用高强度、大刚度支护结构抵抗复杂应力场的作用。但是，对于所有的围岩均采用过强的支护措施显然是不够经济的，特别是当并行隧道段落长度较长时，工程投资将急剧增高，并且采用强支护可能伴随工期延长的问。

技术实现思路

1、本申请提供一种深埋高地应力隧洞群变形控制方法，以解决现有技术存在的施工难度高，成本高等的问题，在基于当前常规线间距方案及常用支护措施的前提下，通过一系列措施降低群洞施工时周边围岩叠加扰动的风险，以期实现安全、快速、经济的目的。

2、根据第一方面，一种实施例中提供一种深埋高地应力隧洞群变形控制方法，所述方法包括：

3、首先对隧洞群的中导洞进行开挖，并采取柔性初期支护为主的措施，并保证中导洞的掌子面超前两侧隧道正洞掌子面预设距离；

4、然后开挖中导洞左右两侧的隧道正洞，并使左右两侧隧道正洞中一侧隧道正洞的掌子面比另一侧隧道正洞的掌子面超前预设距离，并对开挖后的左右两侧隧道正洞采取相较于中导洞适当增强的初期支护措施；

5、同时在整个施工过程中，开展超前地质预报、原位地应力及岩石物理力学参数测试，判识地应力水平及围岩基本状态，评价围岩变形倾向性；

6、对于变形倾向性较强的地段，加密监测断面，加强观测频率，并在断面拱腰处增设测线、隧道底板或仰拱中部增设沉降观测点，待所述地段测试数据稳定后再施做钢筋混凝土二次衬砌。

7、进一步的，所述方法还包括：

8、在开挖之前，通过辅助坑道进入正线预定位置后首先施工横通道以用于连通各条平行的正洞及平导洞，横通道施工完成后，再向一个方向或两个方向施工隧洞群。

9、进一步的，采取柔性初期支护为主的措施，具体包括：

10、采用包括预应力锚杆、预应力长锚索、恒阻大变形锚杆的初期支护措施，尽量减少钢拱架用量。

11、进一步的，然后开挖中导洞左右两侧的隧道正洞，并使左右两侧隧道正洞中一侧隧道正洞的掌子面比另一侧隧道正洞的掌子面超前预设距离，具体还包括：

12、左右两侧隧道正洞开挖过程中，对于节理裂隙岩体发育段落，采用包括光面爆破、微差控制爆破的控制爆破方法，监测并控制爆破振速，尽量减少爆破开挖对周围岩体的振动扰动。

13、进一步的，对开挖后的左右两侧隧道正洞采取相较于中导洞适当增强的初期支护措施，具体包括：

14、在隧道拱部、边墙采用hw型钢或工字钢钢架进行支护，在拱部、边墙部位打设预应力锚杆或锚索；当变形倾向性监测判断仰拱部位发生包括挤出、底鼓、片帮的变形倾向性较大时，在仰拱部位增设hw型钢或工字钢钢架以及预应力锚杆或锚索进行支护，同时加长缩脚锚杆长度以提高初期支护刚度；然后全环喷射早高强高性能混凝土进行洞周裸露洞壁封闭。

15、进一步的，同时在整个施工过程中，开展超前地质预报、原位地应力及岩石物理力学参数测试，判识地应力水平及围岩基本状态，评价围岩变形倾向性，具体包括：

16、施工过程中，在平行隧道的各隧道掌子面开展包括物探或钻探的超前地质预报；在掌子面或已开挖段的隧道洞壁开展围岩地应力原位测试，并测试包括岩石的强度、波速、节理裂隙展布形态的物理力学参数，通过包括超前地质预报参数、原位地应力、岩石强度、节理特征、松动圈深度的参数综合判识当前开挖段围岩地应力环境及围岩受力性态，从而评价围岩发生挤出变形、倾向性。

17、进一步的，保证中导洞的掌子面超前两侧隧道正洞掌子面预设距离，具体包括：

18、保证中导洞的掌子面超前两侧隧道正洞掌子面100m或200m以上。

19、进一步的，使左右两侧隧道正洞中一侧隧道正洞的掌子面比另一侧隧道正洞的掌子面超前预设距离，具体包括：

20、使左右两侧隧道正洞中一侧隧道正洞的掌子面比另一侧隧道正洞的掌子面超前50m以上。

21、进一步的，所述方法还包括：

22、当地应力水平较高时，根据预判可能发生更大程度地的变形，增大正洞预留变形量，为初支的向内变形提供更加充足的空间。

23、进一步的，所述方法还包括：

24、对中导洞的平直底板进行优化，底部采用弧形仰拱，并及时封闭全断面，改善结构整体变形及受力条件。

25、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

26、(1)通过超前地质预报、原位测试等方法，提前判识洞内地应力水平及围岩状态，获取前方洞段施工中变形可能性，并且通过中导洞的超前施工并采用柔性支护，为高地应力环境下围岩中储存能量的释放提供时间及空间，最大程度上减轻了后洞施工时围岩在高地应力条件下的变形，保证了施工安全级工程质量。

27、(2)采用中导洞超前施工，为后行洞提供了较好的施工条件，减轻了高地应力环境下施工可能诱发的大变形问题，为线间距布置、施工工期控制等创造了有利条件。

28、(3)由于采取了超前施工、柔性支护、能量释放等措施，后洞施工时衬砌变形得以控制，不致出现因初支开裂、钢架扭曲等引起的拆换工程量，经济性较好。

技术特征：

1.一种深埋高地应力隧洞群变形控制方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的一种深埋高地应力隧洞群变形控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.如权利要求1所述的一种深埋高地应力隧洞群变形控制方法，其特征在于，采取柔性初期支护为主的措施，具体包括：

4.如权利要求1所述的一种深埋高地应力隧洞群变形控制方法，其特征在于，然后开挖中导洞左右两侧的隧道正洞，并使左右两侧隧道正洞中一侧隧道正洞的掌子面比另一侧隧道正洞的掌子面超前预设距离，具体还包括：

5.如权利要求1所述的一种深埋高地应力隧洞群变形控制方法，其特征在于，对开挖后的左右两侧隧道正洞采取相较于中导洞适当增强的初期支护措施，具体包括：

6.如权利要求1所述的一种深埋高地应力隧洞群变形控制方法，其特征在于，同时在整个施工过程中，开展超前地质预报、原位地应力及岩石物理力学参数测试，判识地应力水平及围岩基本状态，评价围岩变形倾向性，具体包括：

7.如权利要求1所述的一种深埋高地应力隧洞群变形控制方法，其特征在于，保证中导洞的掌子面超前两侧隧道正洞掌子面预设距离，具体包括：

8.如权利要求1所述的一种深埋高地应力隧洞群变形控制方法，其特征在于，使左右两侧隧道正洞中一侧隧道正洞的掌子面比另一侧隧道正洞的掌子面超前预设距离，具体包括：

9.如权利要求1所述的一种深埋高地应力隧洞群变形控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

10.如权利要求1所述的一种深埋高地应力隧洞群变形控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

技术总结本发明公开了一种深埋高地应力隧洞群变形控制方法，通过超前地质预报、原位测试等方法，提前判识洞内地应力水平及围岩状态，获取前方洞段施工中变形可能性，并且通过中导洞的超前施工并采用柔性支护，为高地应力环境下围岩中储存能量的释放提供时间及空间，最大程度上减轻了后洞施工时围岩在高地应力条件下的变形，保证了施工安全级工程质量；采用中导洞超前施工，为后行洞提供了较好的施工条件，减轻了高地应力环境下施工可能诱发的大变形问题，为线间距布置、施工工期控制等创造了有利条件；由于采取了超前施工、柔性支护、能量释放等措施，后洞施工时衬砌变形得以控制，不致出现因初支开裂、钢架扭曲等引起的拆换工程量，经济性较好。技术研发人员：朵生君,张景,向亮,郭利民,苏少鹏,刘蕤源,许宇,丁彦杰,王占东,赵晓勇,祁占锋,李方芳,刘建红,王煦霖受保护的技术使用者：中铁第一勘察设计院集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4