摘要:伴随着现代科学技术的逐步完善,在不断进步的经济社会对现代交通运输行业高标准要求的推动下,浅埋偏压性隧道进洞交通建设工作正面临着前所未有的发展空间与潜力。本文对某隧道浅埋偏压段的处理进行了分析,并对地面注浆加固、超前管棚及锁脚钢管的施工工艺进行了探讨。
关键词:浅埋偏压;隧道进洞;施工技术
1 工程概况
某隧道全长648m,该隧道属于典型的浅埋偏压隧道,且围岩松散,溶槽、裂隙发育,充填大量的碎石土和黄粘土,地质条件较差,对开挖带来很大的安全隐患,极易出现塌方甚至冒顶事故。为保证施工质量、安全以及运营的安全,我们在浅埋偏压地段施工时采取必要的加固措施。一是在外侧增设应力挡墙,以抵抗山体的侧压力,挡墙采用C 25片石混凝土,与围岩之间填充C25片石混凝土同步浇筑。二是增加拱部Φ108管棚长度,由设计15 m改为36 m,以便更好地控制隧道初期支护变形和下沉,可以有效的控制开挖和支护施工质量以及后期运营安全。三是对型钢拱架拱脚采用锁脚导管代替锁脚锚杆。四是由于山体土较松散破碎,对地表进行预注浆加固处理,使隧道四周形成胶结。五是加强监控量测工作,随时掌握围岩变形情况,及时指导现场施工。本文着重介绍地表预注浆、大管棚施工及锁脚导管的施工方法。
2 浅埋、偏压段施工方案
2.1 地表注浆加固施工工艺
根据变更后的施工方案,首先进行外侧的应力挡墙施工,然后进行浅埋段的地表注浆加固。注浆法是利用压力将能固化的浆液通过钻孔注入岩土孔隙中,使岩土的物理力学性能得以改善的方法。对该段进行地表预注浆的主要起到提高围岩强度、降低围岩的透水性能,改善隧道的成拱的作用。
2.2 地表注浆施工工艺流程
清理地表→测量定位、地面标高→钻机就位→钻孔→注浆管安装→施作止浆盘→钢管注浆→封管
2.3 浆液配制
注浆材料采用水泥单浆液和水泥、水玻璃双浆液两种。对周边孔采用水泥、水玻璃双浆液,对内部孔采用水泥单浆液。当吸浆量较大或者地下水较丰富时,内外部均采用水泥、水玻璃浆液。水玻璃模数为2.9,波美度为40,施工时用水稀释成波美度为35。施工时加入3%的缓凝剂。
为了选择最佳的浆液配合比,试验人员做了几组对比试验,对其凝结时间及强度进行了对比,根据试验结果及施工设备情况,选用的单桨液水灰比为0.8∶1,双浆液水灰比为0.8∶1,水玻璃占水泥质量的17%。注浆压力是给予浆液在岩土层中渗透、扩散、压实的能量,其大小决定着注浆效果的好坏。根据围岩情况,注浆初压取0.5MPa~1MPa,终压取2.0MPa~2.5MPa,在补注时压力调高的3.0MPa~3.5MPa。
2.4 钻孔
⑴首先进行地表土及腐殖土的清理,并初喷一层混凝土。
⑵安设钻机,钻机就位后进行桩位复测,确保在设计位置进行钻孔。
⑶加工和安装注浆管。注浆管采用Φ45×3.5 mm的无缝钢管,并在无缝钢管上布置压浆孔。现场拼装时应防止断管,安装时要保证压浆管顺直。
⑷施工止浆盘。将钢筋网片进行现场连接,并于注浆管焊接在一起,保证钢筋网片的整体性,从而保证喷射混凝土的整体性。然后施工15cm的C25喷射混凝土,封闭山体表层,为保证地表的排水通畅,喷射混凝土应保持与原始地形一致。
⑸注浆。注浆时应从外向内,从低处向高处注浆。首先对外部进行注浆起到围、堵、截的作用,然后对内部进行注浆,起到填、压、挤的作用。注浆量确定采用现场试验的方法,对具代表性的钻孔进行注水试验,分析岩土层的孔隙率和渗透系数,从而确定注浆量的大小。
⑹质量检测。第一轮注浆结束后,进行现场取芯抽检。对注浆效果不理想处进行高压补注。
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3 大管棚施工工艺
3.1 施工工艺流程
测量放线→导向墙施工→钻机就位→钻孔→清孔→安装花钢管→注浆→封口
3.2 施工工序及控制要点
⑴导向墙施工
为确保大管棚施工的精度,使钻头、钻杆钻进时始终保持同一钻进角度、方向,在隧道洞门口浇筑管棚施工混凝土导向墙,导向墙在洞身外廓线以外施作,采用现浇C30模注混凝土,厚度为100cm。导向墙内埋设2榀I18工字型钢支撑,钢支撑与管棚导向管焊成整体。
⑵导向钢管制作
采用Φ140壁厚5mm的钢管作为管棚的导向管,导向管应根据管棚坐标,焊接定位在导向墙内的型钢拱架上,焊接前对每一根导向管的位置进行测量定位,考虑钻机沉落或其他因素产生的误差,取调整误差10,导向管调整3.5 cm,防止管棚下垂而侵入隧道来挖轮廓线内。
⑶钢花管制作
为了使浆液充分渗入地层,使得隧道拱部围岩形成加固层,管棚由无缝钢管上钻注浆孔制成,孔径10mm~16mm,孔间距188mm,呈梅花形布置,尾部留不钻孔的止浆段150cm。
⑷钻机就位
①钻机平台,钻机平台可用枕木或钢管脚手架搭设,搭设平台应一次性搭好,钻孔由两台钻机由高孔位向低孔位对称进行,可缩短移动钻机与搭设平台时间,便于钻机定位。
平台支撑要落在坚固的基础上,连接要牢固、稳定。防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量。
②钻机定位,钻机选用地质钻机,钻机要求与已设定好的导向管方向平行,必须精确核定钻机位置。用经纬仪、挂线、钻杆导向相结合的方法,反复调整,确保钻机钻杆轴线与导向管轴线相吻合。
⑸钻孔
①为便于安装钢管,钻头直径采用Φ127mm。②钻孔应采取各一钻一的方式,岩质较好的可以一次成孔;钻进时产生坍孔、卡钻,需补注浆后再钻进。③钻机开钻时,可低速低压,保持钻杆顺直,钻进过程中一般保持低压慢进,中等转速,防止转速过快造成钻孔倾斜。④钻进过程中经常用测斜仪测定其位置,并根据钻机钻进的情况及时判断成孔质量,并及时处理钻进过程中出现的事故。⑤钻进过程中确保动力器,扶正器、合金钻头按同心圆钻进。⑥认真作好钻进过程的原始记录,及时对孔口岩屑进行地质判断、描述。⑦若遇孔内涌水涌泥,应立即停钻,注浆封孔。
⑹清孔验孔
①用地质岩芯钻杆配合钻头(Φ127mm)进行来回扫孔,清除浮渣至孔底,确保孔径、孔深符合要求,防止堵孔。②用高压气从孔底向孔口清理钻渣。
⑺安装管棚钢管
清孔后应及时下管,防止塌孔。
①钢管在专用的管床上加工好丝扣,钢管四周钻Φ10mm~Φ16mm注浆孔;管头焊成圆锥形,便于入孔。②管棚顶进采用大孔引导和管棚机钻进相结合的工艺,即先钻大于管棚直径的引导孔(Φ127mm),然后可用10 t以上卷扬机配合滑轮组反压顶进;也可利用钻机的冲击力和推力低速顶进钢管。③接长钢管满足受力要求,相邻钢管的接头前后错开。同一横断面内的接头数不大于50%,相邻钢管接头至少错开1m。可采用5m及6m钢管交替盯紧。钢管的连接可采用焊管连接法或丝扣套管连接法。
参考文献:
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论文作者:龙杰,李阳
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/2
标签:钻机论文; 注浆论文; 偏压论文; 浆液论文; 隧道论文; 钻孔论文; 钢管论文; 《基层建设》2019年第1期论文;