摘要：目前全断面钻孔注浆设备大都采用风动潜孔锤式单臂多功能钻机，成本高、效率低、速度慢、污染大，运用三臂凿岩台车作业具有范围大、灵活、污染小以及专业化的管理优势，使三臂凿岩台车在快速开挖技术的基础上，具备了全断面深孔注浆过程中快速、优质、高效的台车施工技术。
关键词：隧道；三臂凿岩台车；钻孔注浆技术
随着科学技术的发展，长大隧道及地下工程所处地质条件变得越来越复杂，穿江越海水下隧道工程大量增加，穿越岩溶、断层、软弱不良地质的施工规模和难度加大，需要采用超前注浆施工来确保施工安全质量的隧道工程数量大幅增加。高技术含量的注浆作业在隧道施工中应用广泛，技术门槛高，而隧道钻孔注浆作业的质量和进度将直接影响到整个隧道工程的工期。三臂凿岩台车快速钻孔注浆施工技术的运用，拓展了台车的使用范围，提高了深孔注浆的效率。
1.工程概况
某隧道是交通骨干网络的重要组成部分，主隧道全长6170 m，跨海域总长度约3950 m，线路等级为城市快速路，设计时速80 km/h，设2条3车道主隧道和1条服务隧道，主隧道中轴线间距55 m。隧道断面为椭圆形，主隧道开挖断面高11．2 ～ 12．0 m，宽约15.23 ～16.03 m，隧道纵断面呈V 型，最大纵坡3.5%。
2.注浆目的
该隧道覆盖层薄，右线隧道F4-4断层破碎带覆盖层仅24 ～ 26 m，长度46 m，围岩地质条件差，容易出现突泥、涌水等险情。所以某隧道注浆应以堵水和加固为目的，采用以工作面预注浆为主，辅以洞内径向后注浆。
3.三臂凿岩台车钻孔注浆施工
3.1设备配置
（1）三臂液压台车
在某隧道全断面超前预注浆、超前探孔以及管棚施工中使用最先进的液压凿岩三臂台车，该台车具有BUT35重型的可伸缩1.6m 并可以自由回转360°液压钻臂，就位和移动迅速而准确，在工作面上没有作业盲区，施工作业区宽达15.3ｍ，高达12.6ｍ。台车上配置了液压作业平台（吊篮），平台能伸缩5ｍ并能左右摆动，上下升降达到工作面的任何一处地点，平常平台用于掌子面的检查、测量、锚杆安装等，在钻孔注浆中用于拆卸钻杆及安装快速接头，非常便利快捷。
（2）钻具选择
１）钻具选择台车钻孔用的钻具包括钻头、钻杆、钎尾，连接套4种。钻头根据用途不同有大小不等的规格型号，进口的阿特拉斯的钻头有Φ65、Φ76、Φ89、Φ102、Φ108、Φ127，连接方式也有4种，有T38、T32、R38、R32；考虑到钻深长孔强度的要求，依据F4-4钻孔注浆实施方案，选用进口的T38×3.66的圆型加长钻杆，选用T38×Φ76钻头作为管棚施工使用，T38×Φ89钻头作为注浆孔和超前探水孔使用，T38×Φ127钻头作为孔口管安装施工，全面保证施工生产需要。
3.2止浆墙施工
根据目前掌子面地质情况，结合施工方法，考虑前5m的岩石完整性比较好，能形成稳定的止浆岩盘，故第一循环使用20cm 厚喷射混凝土作为止浆墙，要求喷射混凝土表面平整，强度20MPa。
3.3三臂凿岩台车施钻
（1）开孔
为确保快速高效地完成钻孔注浆任务，最优发挥凿岩台车快速施钻能力，在施工过程中，利用三臂凿岩台车工作范围大的优势，一次定位，采用台车Φ127mm钻头开孔，孔深2.2m，快速、高质量、高效率、全断面一次性施作147个短孔，以安装孔口管。
（2）孔口管安装
利用三臂凿岩台车吊蓝和大臂安装孔口管，孔口管是一端焊有抱箍卡口的钢管，长度2.2m。为防止孔口管由于注浆压力过大而爆突伤人，对所有已安装完毕的孔口管使用Φ12钢筋进行联体连接，确保施工安全。
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（3）钻孔注浆
主要采用前进式分段注浆。安设孔口管的孔位采用台车Φ127mm钻头开孔，待孔口管固定后，改用Φ90mm钻头施作注浆孔，通过孔口管钻进5～7m后，停止钻孔，进行注浆施工，之后每钻进5～7ｍ，再注浆，如此循环下去，直至完成该孔的钻孔及注浆施工。
3.4注浆结束标准
注浆结束标准以定压和定量相结合为主，当注浆过程中长时间压力不上升，并且达到设计注浆量时，应缩短浆液的凝胶时间，并采取间歇注浆措施，控制注浆量。
（1）单孔结束标准
1）注浆压力达到设计终压；
2）注浆量达到设计注浆量80％以上；
3）注浆速度小于5L/min超过20min时，或者注浆速度小于初速的1/4时。
（2）全段结束标准
1）所有的注浆孔都达到结束标准；
2）没有出现漏孔。
3.5三臂凿岩台车径向钻孔注浆
径向注浆采用小导管注浆形式，对于开挖后仍呈面状渗水或围岩较破碎时，对初期支护和开挖周边进行径向小导管注浆加固，作为对全断面超前预注浆施工薄弱区域的补充，从而达到止水和加固围岩的作用。
4.三臂台车施作检查孔
注浆效果检查可采用钻孔检查法，根据注浆过程状况，确定检查孔位置。对注浆段进行钻孔检查，本循环检查孔钻深27m，预留3m。根据检查孔涌水量来决定是否须补做注浆孔。如果每孔每延米涌水量大于0.15L/min或局部孔涌水量大于3L/min，追加钻孔注浆，再次压注直到达到设计要求为止，所有检查孔最后都作为注浆孔进行封堵。检查孔的数量一般按总注浆孔的5％～10％布设。
5.三臂凿岩台车在隧洞施工中的优点
5.1钻进速度快
三臂凿岩台车采用液压凿岩机，能量利用率高、冲击功率大、冲击频率高，因此其单孔钻进速度是传统手风钻（风动凿岩机）的几倍，且钻孔直径大。该凿岩台车还可实现多孔同时钻进，1 次成孔多，极大地缩短钻孔作业时间。
5.2钻孔作业效率高
钻孔定位快速、准确，不需要搭建辅助工作平台，减少人员装备投入，节省辅助作业时间，提高钻孔作业效率。
5.3成孔质量好
凿岩台车的钻杆一旦定位开孔后，钻杆在推进装置平稳、平行的推力下，按固定方向、倾角推进，与靠人工控制钻杆推进相比，不但单孔成孔质量好，而且多孔1 次成孔质量也好，极大地提高钻孔质量，特别适合光面爆破或锚杆施工。
5.4机械化程度高
1 次钻孔完成后，由操作手操作液压钻臂及推进梁从1 个孔平移到另1 个孔，重新实现快速移位和定位，减少了人员数量。在钻孔过程中可实现钻杆半自动钻进、自动退回、自动防卡钎等半自动或自动控制，减轻人员劳动强度，保证钻孔速度、质量。
5.5改善施工作业环境
与手持风动凿岩机作业相比，操作手不直接承受凿岩机的震动，大大降低劳动强度；由于采用液压凿岩机、增压水泵供应冲洗水和空气压缩机供应压缩空气冲渣，隧洞钻孔作业环境粉尘大大减少、噪声降低，从而改善了施工作业环境。
5.6具有较好的社会、经济效益
凿岩台车及配套装备的使用，整体提高了隧洞施工的机械化水平、作业效率和施工质量，并改善了施工作业环境，增加了投入产出比率，为施工单位带来了较好的社会、经济效益。
6.总结
软弱破碎不良地质隧道的全断面帷幕深孔注浆施工规模和难度都加大，成为影响隧道工程工期的关键技术。三臂凿岩台车是山岭隧道钻爆技术最先进的专用设备，经过不断尝试、创新，以及钻具、吐渣冲洗系统的改进，首次在国内运用到超前全断面预注浆施工中，凭借其综合优势，功效提高6～8倍，极大地提高了施工企业的经济效益、社会效益和环保效益。
参考文献：
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论文作者:要建国
论文发表刊物:《基层建设》2017年第35期
论文发表时间:2018/3/15
标签：注浆论文; 钻孔论文; 台车论文; 隧道论文; 作业论文; 断面论文; 钻头论文; 《基层建设》2017年第35期论文;