大管棚預(yù)注漿超前支護(hù)技術(shù)在風(fēng)霜嶺隧道洞口施工中的應(yīng)用

1、大管棚預(yù)注漿超前支護(hù)技術(shù)在風(fēng)霜嶺隧道洞口施工中的應(yīng)用楊 斌 （福建省漳州市漳龍高速公路有限公司，漳州市，36300）提 要闡述了風(fēng)霜嶺隧道右洞進(jìn)口堆積體段超前大管棚的施工，通過(guò)對(duì)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，總結(jié)了超前預(yù)支護(hù)技術(shù)在通過(guò)軟弱圍巖時(shí)的作用。關(guān)鍵詞隧道 超前預(yù)支護(hù) 堆積體 施工 效果評(píng)價(jià)Application of Run-before Protection by Pre-grounted Big Tube Canopy To Fengshuangling Tunnel Yang Bin ( Zhangzhou Municipal Zhanglong Expressway Co.Ltd.,Z

2、hangzhou 363000,China )Abstract：Elaborating the construction of pre-grounted big tube canopy in the pile-up body segment of Fengshuangling Tunnel. Through analysis on the monitored results,it sums up the functions of run-before protection technology in passing through weak rocks.Key words：Tunnel，Run

3、-before Protection，Pile-up body construction，Result evaluation1 工程簡(jiǎn)介漳龍高速公路漳州段風(fēng)霜嶺隧道全長(zhǎng)862.5m，隧道設(shè)計(jì)為雙洞四車道，單洞凈寬9.75m，凈高5m。右洞進(jìn)口樁號(hào)YK34+495，設(shè)計(jì)標(biāo)高89.42m。隧道右洞進(jìn)口段位于淺埋地段，埋深1219m，為第四紀(jì)（Qc4）坡積層與強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖接觸地帶。表層為松散無(wú)粘性的砂狀土，下伏強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖，巖石已風(fēng)化呈土狀，夾雜部分角礫碎石，結(jié)構(gòu)松散，圍巖自穩(wěn)性極差，遇水易坍塌。隧道所處山體植被發(fā)育，地表、地下水豐富。2 問(wèn)題的提出及方案確定隧道施工自2002年12月初右隧

4、準(zhǔn)備進(jìn)洞，隨著表土清除，洞口開(kāi)挖工作面形成，時(shí)值南方雨季提前到來(lái)。長(zhǎng)時(shí)間降雨造成圍巖受浸泡富水飽和，地表泉水涌出，造成洞口段圍巖軟化，仰坡地表多處產(chǎn)生裂縫，最大裂縫寬12cm，形成23cm錯(cuò)臺(tái)。洞口開(kāi)挖工作面發(fā)生坍塌，施工進(jìn)洞困難。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，結(jié)合其他隧道施工經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為較為合理的施工方法是采用大管棚超前預(yù)注漿，先對(duì)洞口段堆積體進(jìn)行固結(jié)處理再進(jìn)行開(kāi)挖，可以有效保證洞口邊仰坡安全，確保順利進(jìn)洞。3施工設(shè)計(jì)31 注漿機(jī)理由于堆積體結(jié)構(gòu)松散破碎，本工程采用滲透注漿及壓密注漿。32 施工參數(shù)選擇321 大管棚設(shè)計(jì)大管棚采用108mm，壁厚6mm的熱軋無(wú)縫鋼管，節(jié)長(zhǎng)分別為3 m、6m。管棚環(huán)向間距拱

5、部為30cm，墻部為50cm。外插角3° 5° 。有孔、無(wú)孔鋼管交叉布設(shè)。有孔鋼管布設(shè)注漿完畢后再布設(shè)無(wú)孔鋼管。有孔鋼管上注漿孔孔徑12mm，孔間距20cm，梅花型布置，尾部50cm范圍內(nèi)不鉆孔作為止?jié){段。如圖所示。322 注漿參數(shù)設(shè)計(jì)（1）注漿材料及配合比：注漿漿液采用水泥漿，水泥采用32.5（R）普通硅酸鹽水泥，水泥漿液水灰比為0.8:11:1;（2） 注漿壓力：2.03.0MPa;（3）漿液擴(kuò)散半徑：不小于0.5m;（4）單根鋼管注漿量：Q=×r2×L+×R2×L××× 式中：r為鋼管半徑，L為鋼管

6、總長(zhǎng)度，考慮與鉆機(jī)連接，取29m；R為漿液擴(kuò)散半徑，取0.5m；為地層孔隙率，堆積體經(jīng)測(cè)試為12%；為漿液有效充填率，取0.9；為漿液損耗系數(shù)，取1.15。 經(jīng)計(jì)算，單根鋼管注漿量Q=3.09 m3。4 方案實(shí)施41 大管棚施工前準(zhǔn)備工作411 疏排地表水 洞口仰坡穩(wěn)定地層，增設(shè)環(huán)型截水溝一道，攔截地表水；建立枝狀排水系統(tǒng)，使地表水盡快順暢地排出洞口不穩(wěn)定范圍，以防積水下滲。412 引排地下水 為引排洞口段地下水，在適當(dāng)位置鉆設(shè)2個(gè) 20CM降水井，利用深井潛水泵和螺桿泵抽取地下水以疏干土體，降低洞口周圍地下水位。413 施作套拱作為大管棚導(dǎo)向墻 洞口前端采用4m 長(zhǎng)套拱(25#砼) 作為大管

7、棚導(dǎo)向墻。套拱在洞口襯砌外輪廓線以外施作。套拱基礎(chǔ)施打8m長(zhǎng)108×6mm 鋼管樁，管體用水泥漿灌滿。套拱內(nèi)埋設(shè)7榀U25型鋼，U型鋼與127×4 mm 管棚孔口套管焊成整體。孔口套管沿拱圈環(huán)向布設(shè)間距、位置及方向應(yīng)準(zhǔn)確。 42 管棚施工先施鉆、安設(shè)及注漿所有有孔鋼管，再施作無(wú)孔鋼管。 42 鉆孔（1）根據(jù)套拱中預(yù)埋的鋼套管作為導(dǎo)向管進(jìn)行鉆孔。掌子面必須按要求先噴一層素混凝土作為止?jié){墻，以確保掌子面在進(jìn)行壓力注漿時(shí)不出現(xiàn)漏漿、坍塌。（2）鉆孔前先檢查鉆機(jī)機(jī)械狀況是否正常；鉆孔時(shí)根據(jù)情況確定是否加泥漿或水泥漿鉆進(jìn)，當(dāng)鉆至砂層易塌孔時(shí)，應(yīng)加泥漿護(hù)壁方可繼續(xù)鉆進(jìn)；如不能成孔時(shí)，可

8、加套筒或?qū)@頭直接焊接在鋼管前端鉆進(jìn)。（3）鉆孔速度應(yīng)保持勻速，特別是鉆頭遇到夾泥夾沙層時(shí)，應(yīng)控制鉆進(jìn)速度，避免發(fā)生夾鉆現(xiàn)象。（4）為避免鉆桿太長(zhǎng)，鉆頭因自重下垂或遇到孤石鉆進(jìn)方向不易控制等現(xiàn)象，開(kāi)鉆上挑角度控制在 3° 5°之間，并隨時(shí)用測(cè)斜儀量測(cè)角度和鉆進(jìn)方向。42 安設(shè)管棚鉆孔完成后及時(shí)安設(shè)管棚鋼管，避免出現(xiàn)塌孔。鋼管逐節(jié)頂入，采用絲扣連接，絲扣長(zhǎng)15cm。及時(shí)將鋼管與鉆孔壁間縫隙填塞密實(shí)，在鋼管外露端焊上法蘭盤、止?jié){閥，并檢查焊接強(qiáng)度和密實(shí)度。43 管棚注漿431 施工工藝高壓閥 注漿泵攪 拌 機(jī)水泥漿池 孔口閥 水水泥 止?jié){塞 注漿管 注漿孔432 施工程序及方法

9、注漿前先檢查管路和機(jī)械狀況，確認(rèn)正常后做壓漿實(shí)驗(yàn)，確定合理的注漿參數(shù)，據(jù)以施工。注漿過(guò)程中隨時(shí)檢查孔口、鄰孔、覆蓋層較薄部位有無(wú)串漿現(xiàn)象，如發(fā)生串漿，應(yīng)立即停止注漿或采用間歇式注漿封堵串漿口，也可采用麻紗、木楔、快硬水泥砂漿或錨固劑封堵，直至不再串漿時(shí)再繼續(xù)注漿。注漿過(guò)程中壓力如突然升高，可能發(fā)生堵管，應(yīng)停機(jī)檢查。注漿壓力達(dá)到2.5Mpa，并持壓5min以上，可停止注漿，并及時(shí)封堵注漿口。注漿過(guò)程應(yīng)派專人負(fù)責(zé)，填寫注漿記錄表，記錄注漿時(shí)間、漿液消耗量及注漿壓力等數(shù)據(jù)，觀察壓力表值，監(jiān)控連通裝置，避免因壓力猛增而發(fā)生異常情況。433 待有孔鋼管已全部注漿完畢后，再進(jìn)行無(wú)孔鋼管的鉆孔、安設(shè)。434

10、 注漿效果評(píng)定對(duì)注漿加固區(qū)進(jìn)行鉆孔取芯，觀察注漿充填情況。在進(jìn)行無(wú)孔鋼管鉆孔時(shí)觀察孔內(nèi)涌水顏色及涌水量，水顏色如較澄清或夾帶水泥渣塊，涌水量小于0.4L/min，則注漿效果較好，如涌水為泥漿顏色或涌水量較大時(shí)，應(yīng)補(bǔ)注或重注。5 堆積體段開(kāi)挖該段洞身開(kāi)挖采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，開(kāi)挖支護(hù)流程如圖所示： 幾點(diǎn)說(shuō)明：注漿小導(dǎo)管采用50×5mm無(wú)縫鋼管，節(jié)長(zhǎng)5m，鋼管上注漿孔孔徑8mm，孔間距15 cm，梅花型布置，尾部40 cm范圍內(nèi)不鉆孔作為止?jié){段，小導(dǎo)管環(huán)向間距50 cm，縱向間距250 cm，外插角15°；洞身U25鋼支撐縱向間距30cm；側(cè)導(dǎo)坑臨時(shí)U25鋼支撐縱向間距60cm；相

11、鄰兩榀間的中隔壁U型鋼用環(huán)向間距1米的25鋼筋焊接以增強(qiáng)其整體性。6效果評(píng)價(jià)為保證施工安全及檢查大管棚的實(shí)施效果，施工單位專門組織對(duì)堆積體段的凈空收斂量測(cè)。在25m堆積體處理段埋設(shè)了3條收斂基線，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析見(jiàn)表1。從量測(cè)情況看，埋設(shè)初期3條曲線收斂增長(zhǎng)較慢，上核心土開(kāi)挖時(shí)收斂變形急劇增長(zhǎng)，然后趨于穩(wěn)定，均滿足設(shè)計(jì)要求。充分說(shuō)明了大管棚預(yù)注漿超前支護(hù)對(duì)防止圍巖惡化，控制隧道變形作用是顯著的。 表1 凈空收斂監(jiān)測(cè)變形分析 mm/d里 程緩慢增長(zhǎng)階段速率（030天）急劇增長(zhǎng)階段速率（3040天）基本穩(wěn)定速率（4060天）YK34+500022139004YK34+506043157005YK34+5150752030076總結(jié)及體會(huì)利用大管棚作為穿越堆積體段的超前支護(hù)，其成功之處在于：通過(guò)注漿將松散的堆積體固結(jié)起來(lái)，利用大管棚支護(hù)