温泉隧道注浆超前小导管在长管棚预支护段的应用

维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８年第２Ｏ期　（总第９６期）　现代企业文化　ＭＯＤＥＲＮ　ＥＮＴＥＲＩＲＩＳ　ＣＵＩ．ＴＵＲＥ　ＮＯ．２０．２００８　（ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅｔｙＮＯ．９６）　温泉隧道注浆超前小导管在长管棚预支护段的应用　张高军，王小龙　（甘肃路桥建设集团，甘肃兰州７３００５０）　　【摘要】文章结合宝天高速公路温泉隧道超前小导管在长管　三点：１．考虑到管头因重力作用下沉，长管棚斜插角一般控制在　棚预支护段的施工对预注浆超前长管棚后段欠加固原因进行了　ｌ　２。，管头下沉量过大不仅起不到加固效果，同时影响开挖；下　分析，阐述了超前小导管加固机理。　【关键词】温泉隧道；注浆小导管；支护机理　沉量过小会造成隧道开挖轮廓周围的欠加固。管头下沉还与钻孔　岩层的阻力有很大关系，通常情况管头因重力作用会下沉，但遇　随着我国交通业的发展，隧道里程飞速发展，与此同时，施工　到与管棚基本平行的软硬结合部时，软岩处于管上硬岩处于管下　反之软岩处于管下硬岩处于管上　中面临的技术问题也日益突出。尤其是在结构松散、整体性的差　时管头局部容易出现上浮现象，　围岩中超前支护，是施工中的一个重大难题，现就结合甘肃宝天　时可能加剧管头下沉趋势。这样在管棚后段支护效果难以保障。高速公路温泉隧道施工情况，浅谈注浆超前小导管作为一种超前　支护手段，在隧道长管棚预支护段施工中的具体应用。　一２．由于没计单位对洞体围岩勘测不详，对围岩各项物理性　能指标掌握不准，预注浆扩散半径未能覆盖到需加固区或注浆半　径未达不到设计扩散半径。　３．施工时控制不严，未严格按设计意图控制工艺参数，如钻　宝天高速公路温泉隧道上行线起始桩号ＳＫ８０＋０８０，终点桩　、工程概况　浆液参数不准、压力控制不严等。都易造成长管棚　号ＳＫ８２＋１９８，全长２１１８ｍ。隧道净宽１０．２５ｍ，净高５．０ｍ，设计时　孔斜插角偏大、给后续开挖工作带来极大安全隐患。　速８０ＫＭ／Ｈ。上行线进口段３０ｍ范围内为Ｖ级围岩覆盖层１２～　预支护加固的盲区，２６　ｍ之间，大部分处在全风化砂砾岩和全风化片麻岩段，岩体风　法或支护形式不当易导致坍塌。为此，暗洞口原设计为２８ｍ长预　注浆超前长管棚，采用上下微台阶留核心土环向开挖法，开挖后　以５０ｅｍ间距施做Ｉ１８工字钢拱架，然后实施锚喷支护。　为此，施工单位研究决定决定在长管棚２０ｍ以后段施设超　　化严重，结构松散，整体性差，围岩不能形成自承体系，若施工方　前注浆小导管补强支护。三、超前注浆小导管支护机理　目前，对于小导管注浆超前支护作用及机理的试验和理论分　析尚处于进一步研究阶段。但我们可以明确小导管注浆具有以下　作用：　１．支护作用：小导管可以限制约束围岩变形，它将松动围岩　洞口浅埋段施工时严格遵循了“管超前、严注浆、短进尺、弱　二、施工时遇到的问题及原因分析　　爆破、早封闭、勤量测”的原则施工。依照设计施做完长管棚成后，　与拱架连接起来，协同受力，从而提高围岩的自承力。２．加固围岩作用：使松动、节理、破裂的围岩得以联结，固而　在上台阶开挖至１６ｍ后时发现拱顶部分破碎岩体并未固结，超　ｂ值得以　前注浆长管棚未达到预期的加固的效果，在长管棚２０ｍ后尤为　增大了围岩强度（主要是围岩内摩擦系数Ｃ、内摩擦角（　严重，开挖过程中产生小的坍塌，拱顶破碎岩体对开挖安全工作　提高）。造成极大威胁，同时开挖量增大，喷射砼量也持续超量。　３．架设作用：导管为个别围岩提供支撑点，防止其掉落或滑　其作用如同砖木结构的椽檩，从而有效仰制围岩进一步松动。　经分析，造成长管棚预支护加固盲区的可能原因主要有以下　落，４．稳定作用：通过小导管向围岩压注浆液，浆液渗入，充填　足够的水泥砂浆厚度，以抑制塑料管道热膨胀产生的应力，管道　围岩缝裂，使松散围岩胶结。围岩整体性、稳定性大大加强，在坑　也可以阻隔地下水向坑道　安装完毕需在墙面（地板）饰面层上作管槽位置的标记，防止塑料　道围岩形成一定厚度的加固圈，同时，起到赌水、防水作用。　管道遭金属钉等破坏。在施工过程中，要根据工种具体情况，按　渗流，总的来说，小导管能导入围岩内部一定深度，与拱架及内部　程序依次分单元、分层、分系统来进行管道水压试验。对粘接的　管道，水压试验必须在粘结安装完成２４ｈ后进行，防止固化时间　稳定围岩一起发挥协同作用，通过注浆，使围岩整体性得以提高　不够接口脱开。向试压管段缓陵注水，同时将管内空气排出，逐　和加强，应力分布状态得以改善。为隧道的安全开挖提供有力的　　步将各配水点封堵。稳压１ｈ元渗漏后，再补压至规定的试压压　保障。力值，１５ｒａｉｎ内的压力降不得大于Ｏ．０５ＭＰａ为合格。　四、小导管施工设计　随着新型给水管在建筑上的应用日益扩大，人们在应用实践　中将会总结出更加完善的安装检验和验收方法，对工程质量的控　（一）小导管设计　温泉隧道长管棚２Ｏ以后段补强加固小导管施工采用　制和隐患的预防也会随之大大提高。　ｑ￣４２ｍｍ壁厚４．Ｏｍｍ热扎无缝钢管，长度为２．７ｍ，前端管壁２５ｃｍ　交错钻眼，后段０．５ｍ范围内不钻眼，眼孔直径为８ｍｍ，环向间距　【作者简介】宣昌茂，男，河南省第一建筑工程集团有限责任　４０ｅｍ，斜插角控制在１０度一ｌ５度左右，小导管纵向搭接长度　公司工程师，研究方向：建筑工程技术。　ｌｍ，先在钢拱架腹部先打孔，小导管从拱架腹部穿进，末端焊接　一１５１—　维普资讯 http://www.cqvip.com 在拱架上。　５．单管注浆量达到设计值或注浆压力达到终压２０分钟以　（二）注浆参数设计　上但注浆量不够均可停止注浆。　经现场注浆测试确定：　６．注浆结束后及时用止浆阀保持空内压力，直至浆液完全　注浆材料及配合比：注浆液采用水泥浆液（添加水泥重量５％　凝固。　的水玻璃），水泥浆水灰比１：１；　７．注浆期间经常检查泵口及孔口压力变化，发现问题及时　注浆压力：０．５—１．ＯＭｐａ，终压：２．０　Ｍｐａ；　处理。　水玻璃浓度：３５波美度，模数：２－４；　（六）检测注浆效果方法　浆液扩散半径Ｒ取０．４ｍ；　注浆施工结束后，一般通过以下三种方法检测注浆效果，对　单根钢管注浆量由下式计算所得；　于注浆质量较差的地段要重新补注，Ｑ＿－．，ｉｆ　Ｙ　＋盯Ｒ２Ｌｎ　８　式中：Ｙ：小导管半径０．０４２／２＝０．０２１ｃｍ；　　直到检测合格后方可进行下　道工序。　１．通过注浆体内钻孔，用压水、注水或抽水等办法测定地基　Ｌ：导管长度，考虑后段０．５不钻孔；取注浆有效长度　的流量及渗透系数，一一蓦　不合格者需进行补充注浆。检查孔的数目约　２．２ｍ；　为总注浆孔数的５％～１０％，布孔的重点是地质条件不好的地段　Ｒ：浆液扩散半径，取０．４ｍ；　以及注浆质量较差或有疑问的部位。　ｎ：地层孔隙率：该地层经工地实验室测试ｎ＝１２％；　在防渗注浆工程中，这类检测是一种重要的和基本的手段。　：有效充填率：取０．９；　对加固注浆而言上述水力物理性虽不能直接反映加固效果，但至　Ｇ：浆液损耗系数，取１．２。　今仍旧被广泛的当作一种参考指标，因为吸水量大小与地基的密　经计算：单管注浆量Ｑ＝Ｏ．１５ｍ　度和强度之间存在着一定的关系。　五、小导管施工作业　２．通过钻孔，从注浆体内取出原状样品，送试验室进行必要　（一）小导管施工工艺流程　的试验研究。实践经验证明，通过这类检测可得出下述几项重要　的物理力学性能指标，据此能对注浆效果作出比较确切的评价：　（１）样品的密度；　（２）结石的性质；　（３）浆液充填率及剩余孔隙率；　（４）无侧限抗压强度及抗剪强度；　（５）渗透性及长期渗流稳定性；　３．采用挖探或其他方法检验加固效果。　（七）开挖　先在拱架上按小导管环向间距画孔位，在拱架上钻５０ｒａｍ的　注浆８小时后方可开挖，采用超短台阶预留核心土环向开挖　孔洞，如遇到软弱带或其他特殊带时，可适当调整孔位，但变动范　法施工，核心土预留长度为３　ｍ～３．５ｍ，台阶控制在５ｍ左右开　围不能超过３０ｃｍ，钻孔前面必须先喷一层砼作为止浆墙。　挖。开挖时保留１．５ｍ左右的止浆墙，防止下次注浆时跑浆。　（三）钻孔　六、支护效果评价　１．钻孔前先检查钻机各部位是否正常，钻孔时必须按设计　温泉隧道上行线进口采用了注浆超前小导管补强支护后，拱　位置开钻，如设计位置开钻有难度，采取其他辅助措施。　顶破碎岩体得以胶结，围岩整体性、稳定性大大加强，开挖过程中　２．钻孔速度应保持均匀，特别是遇到夹泥层时，控制钻进速　坍塌得到了有效遏制，开挖安全得到保证，施工质量得到提高。　度，以避免发生卡钻现象。　该隧道进行监控量测的项目有：工程地质及现状观测，周边　３．开钻时上挑１Ｏ～１５度，以避免因钻头自重下垂或遇到块　收敛位移量测，拱顶下沉量测，地表下沉量测等。开挖后及时施作　石方向不易控制等现象，随时检查钻进方向。　初期支护，根据对比观测ＳＫ８０＋０９５和ＳＫ８０＋１０５两断面观测点　４．钻孔结束后应掏孔检查，确定有无探头石、塌孔。　净空变形及拱定下沉，数据分析采用ｕ＝ｆｆａ＋ｂｔ双曲线函数类型，　（四）安设小导管　对观测数据离散点采用最小二乘法原理进行回归处理，建立时　１．钻孔结束后及时安装小导管，以避免时长后出现塌孔。　间～变形关系函数，预测两断面有可能达到的最大变形量分别为　２．当小导管安装有困难时，可采用千斤顶或其他辅助方式　ｔ４ｃｍ和１０　ｃｍ。显然，采用了注浆超前小导管补强支护后，可能达　将其顶至设计位置。　到的最大变形量比加强支护前小了很多，围岩稳定性有了很大程　３．小导管安装后，及时将小导管与孔壁间缝隙填塞密室，并　度的提高，效果还是相当明显的。　检查填塞密实度。　（五）注浆　【参考文献】　１．注浆前，对开挖面喷射厚度为５～１０ｃｍ混凝土封闭，　［１］隧道工程现场施工技术［Ｍ］．人民交通出版社　２．保证机具设备陛质良好的，工作压力满足注浆要求。　『２１公路隧道施工［Ｍ］．人民交通出版社．　３．注浆顺序为：先注内固孔后再注外圈孔，先注无水孔后注　［３］隧道施工技术规范ｐｖＩ］．人民交通出版社．　有水孔，从拱顶顺序向下进行。　４．如出现窜浆式跑浆，则可间隔一孔或数孔注浆。　一１５２—