一种高应力富水软岩隧道底鼓让压协同控制方法

本申请涉及隧道软岩支护，特别涉及一种高应力富水软岩隧道底鼓让压协同控制方法。

背景技术：

1、深埋隧道穿越软岩地层时，高地应力与地下水耦合作用常引发严重的底板底鼓灾害。与矿山巷道不同，隧道工程具有大断面（通常≥50m²）、扁平形状（宽高比≥1.2）、服务年限长（数十年至百年）、变形控制严格（通常要求底鼓量≤100mm）等特点。更为关键的是，大量运营隧道在修建时未设置底板仰拱，或仰拱深度小于隧道跨度的1/10，导致底板直接承受高水平地应力的挤压，底鼓问题尤为突出。现有隧道底鼓控制主要采用注浆加固方式，但在高应力富水软岩中，其应力较为突出，严重闭塞了注浆扩散路径；而且围岩遇水泥化，注浆浆液难以有效扩散和固结，不能从根本上解决隧道底鼓突出的问题。

2、因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种高应力富水软岩隧道底鼓让压协同控制方法，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。

2、为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、一种高应力富水软岩隧道底鼓让压协同控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

4、步骤1，从隧道底板向下打设深层注浆孔至深层完整软岩，通过注浆孔向深层完整软岩注入防水型注浆材料进行深层注浆，以形成深层注浆封闭层；

5、步骤2，在深层注浆封闭层的内部进行卸压作业，以释放围岩应力，在卸压作业外围重塑应力集中区，形成卸压后应力集中区；

6、步骤3，从隧道底板向下打设浅层注浆孔，浅层注浆孔位于深层注浆封闭层的内部，向浅层注浆孔中注入注浆材料进行浅层注浆，以形成浅层注浆加固层；

7、步骤4，从隧道底板向下打设泡沫注浆孔，泡沫注浆孔位于浅层注浆加固层的内部，向泡沫注浆孔中注入泡沫混凝土以形成泡沫混凝土缓冲层；

8、步骤5，在底板上进行锚杆与锚索施工，锚杆贯穿泡沫混凝土缓冲层锚固在浅层注浆加固层中，锚索贯穿泡沫混凝土缓冲层、浅层注浆加固层锚固在深层注浆封闭层中；

9、步骤6，在隧道内部架设全封闭拱架，并在隧道内部喷射混凝土封闭层。

10、如上所述的高应力富水软岩隧道底鼓让压协同控制方法，优选的，所述卸压作业为在底板两侧均打设卸压孔，卸压孔与水平面之间具有设定倾斜角度，且卸压孔延伸卸压前应力集中区位置，深层注浆封闭层位于卸压前应力集中区的外围。

11、如上所述的高应力富水软岩隧道底鼓让压协同控制方法，优选的，在步骤2中，在卸压孔的底部先进行切槽作业，切槽作业为将高压水射流切割设备的切割部伸入至钻卸压孔中，利用高压水射流在钻孔中切割出切槽，且相邻卸压孔中的切槽相互连通。

12、如上所述的高应力富水软岩隧道底鼓让压协同控制方法，优选的，在步骤2中，在卸压孔中切槽作业完毕后，对卸压孔进行清孔，然后进行爆破作业，爆破作业为在卸压孔中装填炸药并进行爆破，其中，卸压孔中装填炸药的爆破点位于卸压孔底部切槽的上方。

13、如上所述的高应力富水软岩隧道底鼓让压协同控制方法，优选的，在爆破作业中，卸压孔采用不耦合装药结构。

14、如上所述的高应力富水软岩隧道底鼓让压协同控制方法，优选的，在步骤1进行深层注浆之前，增加预注浆止浆工序，具体为先打设钻孔至预设的深层注浆封闭层外围，通过钻孔进行低压注浆，以形成止浆帷幕。

15、如上所述的高应力富水软岩隧道底鼓让压协同控制方法，优选的，在步骤3中，浅层注浆采用劈裂注浆法，且浅层注浆的注浆液中添加膨胀剂。

16、如上所述的高应力富水软岩隧道底鼓让压协同控制方法，优选的，在步骤4中，泡沫混凝土的干密度范围为300-800kg/m³，抗压强度范围为0.5~3.0mpa。

17、如上所述的高应力富水软岩隧道底鼓让压协同控制方法，优选的，在步骤5中，锚杆与锚索交替布置，锚杆与锚索均需要施加预应力，预应力施加值范围为50-150kn，锚杆与锚索的间排距范围为0.8-1.5m。

18、如上所述的高应力富水软岩隧道底鼓让压协同控制方法，优选的，在步骤6中，全封闭拱架底部与底板之间填充有弹性块，以形成二次让压空间。

19、与最接近的现有技术相比，本申请实施例的技术方案具有如下有益效果：

20、该控制方法适用于隧道底板下方未设置仰拱或仰拱深度小于隧道跨度十分之一的场景；具体的，该控制方法采用深层注浆与浅层注浆相结合的方式，先通过深层注浆形成深层注浆封闭层，深层注浆封闭层阻断地下水向上渗流，为浅层注浆提供了稳定的固化环境；浅层注浆在深层封闭层保护下形成较高强度的浅层注浆加固层。深层注浆封闭层与浅层注浆加固层能够协同配合，深层注浆封闭层承担隔水与应力扩散功能，浅层注浆加固层承担抗变形功能，此时浅层注浆加固层就形成类似于隧道的仰拱结构，从而极大的提高了隧道底板的抗变形能力；通过该控制方法治理的隧道，与常规加固隧道相比，该隧道的底鼓量大幅降低，使隧道的长期稳定性得到极大的提高。

1.一种高应力富水软岩隧道底鼓让压协同控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高应力富水软岩隧道底鼓让压协同控制方法，其特征在于，所述卸压作业为在底板两侧均打设卸压孔，卸压孔与水平面之间具有设定倾斜角度，且卸压孔延伸卸压前应力集中区位置，深层注浆封闭层位于卸压前应力集中区的外围。

3.根据权利要求2所述的高应力富水软岩隧道底鼓让压协同控制方法，其特征在于，在步骤2中，在卸压孔的底部先进行切槽作业，切槽作业为将高压水射流切割设备的切割部伸入至钻卸压孔中，利用高压水射流在钻孔中切割出切槽，且相邻卸压孔中的切槽相互连通。

4.根据权利要求3所述的高应力富水软岩隧道底鼓让压协同控制方法，其特征在于，在步骤2中，在卸压孔中切槽作业完毕后，对卸压孔进行清孔，然后进行爆破作业，爆破作业为在卸压孔中装填炸药并进行爆破，其中，卸压孔中装填炸药的爆破点位于卸压孔底部切槽的上方。

5.根据权利要求4所述的高应力富水软岩隧道底鼓让压协同控制方法，其特征在于，在爆破作业中，卸压孔采用不耦合装药结构。

6.根据权利要求4所述的高应力富水软岩隧道底鼓让压协同控制方法，其特征在于，在步骤1进行深层注浆之前，增加预注浆止浆工序，具体为先打设钻孔至预设的深层注浆封闭层外围，通过钻孔进行低压注浆，以形成止浆帷幕。

7.根据权利要求6所述的高应力富水软岩隧道底鼓让压协同控制方法，其特征在于，在步骤3中，浅层注浆采用劈裂注浆法，且浅层注浆的注浆液中添加膨胀剂。

8.根据权利要求7所述的高应力富水软岩隧道底鼓让压协同控制方法，其特征在于，在步骤4中，泡沫混凝土的干密度范围为300-800kg/m³，抗压强度范围为0.5~3.0mpa。

9.根据权利要求8所述的高应力富水软岩隧道底鼓让压协同控制方法，其特征在于，在步骤5中，锚杆与锚索交替布置，锚杆与锚索均需要施加预应力，预应力施加值范围为50-150kn，锚杆与锚索的间排距范围为0.8-1.5m。

10.根据权利要求9所述的高应力富水软岩隧道底鼓让压协同控制方法，其特征在于，在步骤6中，全封闭拱架底部与底板之间填充有弹性块，以形成二次让压空间。