公路隧道軟巖大變形段小導(dǎo)管后注漿法施工技術(shù)

1、公路隧道軟巖大變形段小導(dǎo)管后注漿法施工技術(shù)0 前言隨著公路建設(shè)的發(fā)展，公路交通網(wǎng)在西部交通中起著主導(dǎo)作用，隧道呈現(xiàn)數(shù)量多、長大隧道多、風(fēng)險隧道多;的三多;現(xiàn)象。其中軟弱圍巖隧道占有相當(dāng)大的比例。如何提高軟巖隧道施工水平，預(yù)防大變形、塌方，充分利用圍巖的自穩(wěn)能力，確保施工安全是隧道施工關(guān)鍵技術(shù)。公路隧道軟巖大變形段小導(dǎo)管后注漿法施工技術(shù)就是針對特殊的圍巖構(gòu)造、通過徑向打設(shè)小導(dǎo)管分階段注漿的方法，控制隧道圍巖沉降、收斂，抑制炭質(zhì)頁巖隧道產(chǎn)生大變形，處理變形侵限等方面效果顯著。1 工程地質(zhì)描述某隧道穿過淺埋偏壓帶和F2大斷層帶，巖層破碎，穩(wěn)定性差。隧道進(jìn)口圍巖巖性主要以中風(fēng)化及強風(fēng)化炭質(zhì)頁巖為主，夾

2、少量炭質(zhì)板巖。炭質(zhì)頁巖為含大量植物化石和碳化有機質(zhì)的沉積巖，黑色軟風(fēng)化，節(jié)理發(fā)育，礦物成分主要為粘土礦物，濕度較高。2 施工技術(shù)特點2.1 初襯完成后讓圍巖先變形在隧道周邊產(chǎn)生松動圈，通過監(jiān)控量測根據(jù)變形量分階段注漿。2.2 根據(jù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)注漿主要分為全斷面注漿和局部注漿，達(dá)到進(jìn)度成本可控。2.3 小導(dǎo)管注漿施工方便成本低，注漿效果要優(yōu)于大管棚和錨桿。杜絕了管棚注漿壓力過小，施工難度較大及自進(jìn)式錨桿施工時的斷桿、卡鉆等現(xiàn)象。3 施工工藝技術(shù)原理3.1 炭質(zhì)頁巖礦物成分主要為粘土礦物，在未發(fā)生變形前圍巖密實度較好，在此階段進(jìn)行注漿施工，漿液無法很好地與圍巖形成整體，當(dāng)圍巖開挖后應(yīng)力重分部形成的

3、二次應(yīng)力狀態(tài)，將超過洞壁周圍的巖體屈服強度，產(chǎn)生較大的塑性變形，使隧道圍巖周邊產(chǎn)生一松動圈，通過監(jiān)控量測顯示，在此階段進(jìn)行注漿使洞壁圍巖形成一定強度的加固帶，在注漿小導(dǎo)管作用下形成較大范圍的自成拱;。3.2 采用小導(dǎo)管注漿，易于操作施工，減少了大型機械設(shè)備對圍巖的擾動，通過提前鉆孔送管的方式，減少了采用自進(jìn)式錨桿鉆進(jìn)難度大，卡鉆、斷桿現(xiàn)象。3.3 分階段全斷面及局部注漿，由于炭質(zhì)頁巖的膨脹性及徐變特性，當(dāng)進(jìn)行一次注漿后圍巖與小導(dǎo)管漿液形成加固圈，圍巖變形得到抑制，變形量減少至最初變形的30%，但隨著時間的位移變形量有增大的趨勢。根據(jù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)適時進(jìn)行二階段注漿施工，在此階段完成后圍巖變形大幅

4、減少，圍巖基本趨于穩(wěn)定，二襯施做完成后承受的應(yīng)力較小，二襯混凝土未出現(xiàn)裂縫。由于隧道圍巖局部段落存在偏壓，變形量進(jìn)洞兩側(cè)不均勻，鑒于此種狀況采用分階段局部注漿加固的方法，達(dá)到進(jìn)度及成本雙控。4 確定注漿時間4.1 初期支護(hù)完成后及時布置測點進(jìn)行監(jiān)控量測，采用斷面儀、全站儀、收斂儀相結(jié)合的方式進(jìn)行，及時進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，通過監(jiān)控量測數(shù)據(jù)可以看出，松動圈快速擴張主要集中在初期，大約2周時間，在此時間段內(nèi)，地下水對圍巖峰后擴容的影響較為劇烈。因此，在隧道開挖初期，圍巖破壞強烈，松動圈擴展速度快。隨著時間的推移，圍巖松動圈向內(nèi)遷移，圍巖破壞減弱，松動圈擴展速度迅速降低。由監(jiān)控量測數(shù)據(jù)及理論計算相結(jié)合得

5、出：圍巖變形達(dá)到10cm11cm時圍巖松動范圍在3m左右，通過應(yīng)力重分部后圍巖裂隙增加、空隙率增大，在此階段進(jìn)行注漿，圍巖、漿液、小導(dǎo)管固結(jié)形成整體，監(jiān)控量測數(shù)據(jù)顯示最初變形量每天4cm5cm，一階段注漿時與掌子面距離68m，注漿與掌子面施工平行作業(yè)。當(dāng)一階段注漿完成變形后圍巖變形速率降低，采用位移計監(jiān)測圍巖松動圈在4m左右，監(jiān)控量測顯示該階段變形量達(dá)18cm20cm，在此階段注漿完成后圍巖變形基本趨于穩(wěn)定，當(dāng)一階段注漿完成后變形趨于穩(wěn)定將不再進(jìn)行二次注漿施工工作。4.2 小導(dǎo)管加工采用42x4mm無縫鋼管，加工端頭呈錐形，長度為4m和5m的半成品，端部1m以下梅花形打孔，孔間距15cm。端部

6、焊接對絲，長度以安裝止?jié){閥為宜。4.3 打孔送管4.3.1 一階段打孔送管通過監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行小導(dǎo)管打孔施工，一階段縱向間距為0.5m環(huán)向間距1.0m，打孔前由現(xiàn)場技術(shù)人員進(jìn)行布點，嚴(yán)格控制孔深及角度，鉆孔深度大于導(dǎo)管深度10cm15cm，清孔完成后及時送管，防止出現(xiàn)塌孔縮孔等。4.3.2 二階段打孔送管當(dāng)一階段注漿完成后監(jiān)控量測顯示，變形量急劇減少變形量減少為最初變形量的30%，當(dāng)變形趨于穩(wěn)定后不再進(jìn)行二次注漿，但當(dāng)變形量持續(xù)數(shù)天后變形量增大，通過地質(zhì)雷達(dá)及多點位移計監(jiān)測，圍巖松動圈有擴大趨勢，圍巖變形量達(dá)到18cm20cm，在此時進(jìn)行二階段打孔，孔間距縱向0.5m，環(huán)向0.5m。小導(dǎo)

7、管長度5m，孔深大于導(dǎo)管深度10cm15cm。4.4 封口安裝止?jié){閥送管完成后進(jìn)行封口作業(yè)，封口時采用錨固劑填塞搗鼓密實，確保注漿時由于漿液壓力過大，漿液從封口處噴出，影響注漿質(zhì)量，封口完成后導(dǎo)管尾部焊對絲連接接止?jié){閥，止?jié){閥注漿前應(yīng)關(guān)閉，防止?jié){液串流從管口流出，注漿完成后止?jié){閥取下進(jìn)行殘留漿液清理，以備二次使用減少浪費。4.5 分階段隔跳法注漿一階段打孔送管完成后進(jìn)行注漿作業(yè)，注漿前檢查注漿機工作情況、注漿管路連接情況。注漿采用水泥漿液，水灰比1：1，注漿壓力：0.5Mpa2.0MPa，可注性差時取大值。注漿時采用隔跳注漿，環(huán)向先進(jìn)行單號孔注漿，再進(jìn)行雙號注漿，縱向孔位跳躍式注漿。同時為確保

8、注漿質(zhì)量每孔進(jìn)行多次注漿，每孔反復(fù)注漿次數(shù)不小45次，每間隔3min4min進(jìn)行一次注漿。當(dāng)一階段注漿施工完成后，通過監(jiān)控量測數(shù)據(jù)適時進(jìn)行二階段注漿施工。4.6 注漿注意事項4.6.1 制備水泥漿時嚴(yán)禁水泥塊進(jìn)入漿液，放漿進(jìn)入儲漿桶時要用濾網(wǎng)過濾，以防止堵塞注漿泵。配置好的漿液放置在低速攪拌桶內(nèi)，防止?jié){液由于存放時間較長產(chǎn)生沉淀、離析現(xiàn)象。4.6.2 注漿過程中隨時檢查孔口、鄰孔部位有無串漿現(xiàn)象，如發(fā)生串漿應(yīng)立即停止注漿，并采取措施（如快硬性水泥或錨固劑封堵）或采用間歇式注漿封堵串孔，直至不再串漿再繼續(xù)注漿。4.6.3 注漿過程應(yīng)派專人負(fù)責(zé)填寫注漿記錄表，記錄注漿時間、漿液量、注漿壓力等數(shù)據(jù)，

9、 觀察壓力表值。注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：采用終壓及注漿量雙控的方式。5 注漿前后對比斷面注漿后對拱頂下沉和周邊收斂監(jiān)控量測變形曲線圖分析可得，掌子面開挖后圍巖變形急劇，短時間內(nèi)拱頂下沉達(dá)到10cm。針對此現(xiàn)象進(jìn)行了第階段注漿，注漿完成后，圍巖變形曲線斜率變平緩，說明圍巖變形已得到有效的控制。在不間斷監(jiān)控量測的基礎(chǔ)上進(jìn)行掌子面掘進(jìn)，當(dāng)觀測累計變形量達(dá)到預(yù)留變形量的70%時，變形曲線斜率又一次變大，說明第階段注漿后形成的自承拱;在圍巖進(jìn)一步應(yīng)力能釋放的情況下發(fā)生變形，這時進(jìn)行第階段注漿，注漿后變形曲線斜率基本接近于零，這說明圍巖變形已完全得到控制。6 結(jié)論公路隧道軟巖大變形段小導(dǎo)管后注漿施工技術(shù)，在不影響掌子面正常掘進(jìn)的情況下開辟了新的工作面，避免了因預(yù)注漿施工影響隧道的正常掘進(jìn)而產(chǎn)生的大量窩工情況，施工產(chǎn)生的振動、噪音、粉塵等公害也得到了最大限度的降低。有效地降低了施工中的安全風(fēng)險，工程建設(shè)采用技術(shù)后，噴射混凝土表面裂紋明顯減少，隧道初期支護(hù)再未出現(xiàn)屈服破壞現(xiàn)象，收斂變形趨于穩(wěn)定后施做的二次襯砌也未出現(xiàn)裂縫。加快施工進(jìn)度的同時，減小由于二襯凈空侵限，造成初期支護(hù)換拱，減少了掌子面施工與后續(xù)仰拱二襯施工的相互制約現(xiàn)象。同時采用小導(dǎo)管注漿法施工后未再出現(xiàn)初期支護(hù)換拱現(xiàn)象，經(jīng)濟(jì)效益顯著?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】【1】中華人民共和國交通部.公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JTGB01-2003.北京：