高壓注漿長管棚法處理隧道塌方

1、高壓注漿長管棚法處理隧道塌方張俊虎中鐵十七局第五工程處 太原（030032）摘要本文介紹了處理淺埋隧道塌方，采用高壓注漿長管棚法，包括注漿種類，布孔原則，施工機械和注漿效果以及長管棚法施工步驟。關(guān)鍵詞高壓注漿長管棚法處理塌方龍沙隧道穿越剝蝕低山玉丘陵區(qū)，地表標(biāo)高90160m，隧道拱頂至地面最淺埋深僅3040，隧道圍巖為灰?guī)r，屬淺埋隧道。隧道全斷面構(gòu)造發(fā)育，斷面部位巖溶裂隙發(fā)育，而在構(gòu)造構(gòu)造的復(fù)合部位，則多形成大規(guī)模巖溶裂隙及斷層，裂隙多有充填物，充填物以軟塑至流塑狀粘土為主，有時充填有砂及礫石。龍沙隧道：地質(zhì)復(fù)雜節(jié)理發(fā)育，大部分是類圍巖，施工中相斷發(fā)生二次比較大的塌方，DK187+350DK1

2、87+390段1994年10月5日發(fā)生冒頂塌方，塌方長40，摧跨了排架，為了減少清方量，早日進入掌子面施工，現(xiàn)場攻關(guān)小組，決定在冒頂部位采用高壓水泥注漿，掌子層采用化學(xué)與水泥注漿相結(jié)合，并在作業(yè)面采用長管棚施工方法。現(xiàn)將高壓注漿施工種類，布孔原則、施工機械和注漿效果以及長管棚施工的步驟方法，作一介紹。1 地表注漿和掌子面注漿1.1 在隧道的冒頂部位采用地表注漿，注漿后，使其成為圍巖一部分。并進行封頂完善排水系統(tǒng)。1.2掌子面注漿，在塌方段的掌子面進行化學(xué)預(yù)注漿和水泥注漿相結(jié)合，達到堵水堵泥、防止進一步坍塌。 1.2.1 地表注漿鉆孔的布置鉆孔布置對注漿效果、工期以及工程造價的影響很大，地表注漿

3、可以對塌方段充填預(yù)壓，同時形成注漿水平帷幕，防止地表繼續(xù)塌陷。根據(jù)實際情況，在斷層地段，距隧中左右側(cè)7m縱向布置注漿鉆孔，孔距根據(jù)巖溶發(fā)展程度，為520m不等。1.2.2 掌子面注漿孔的布置對于以摸清地質(zhì)條件為主的超前探孔，掌子面采用梅花形布孔、探孔方向采用放射狀。(圖1a)對以注漿為目的的鉆孔，孔位主要布置在掌子面的周邊部位(圖1b)。根據(jù)圍巖發(fā)育程度及注漿效果，適當(dāng)增孔或減孔。鉆孔方位采用幅射狀，鉆孔深度達到隧道開挖輪廓線外2m。鉆孔布置的原則及注漿工藝1.2.3.1先疏后密；1.2.3.2先外后內(nèi)，先上后下；1.2.3.3注漿壓力先低后高使其在隧道開挖邊界外2m，盡快形成封閉圈，以保證后

4、期的注漿在高壓封閉環(huán)境中進行。其注漿壓力達4mpa，最高達56mpa。這是土體強度增高，呈硬塑至半干硬狀。注漿深度40m，掘進3035m，然后再鉆孔注漿，周而復(fù)始，直至地層穩(wěn)定地帶。1.3 主要施工機械(見表1)機械名稱類型產(chǎn)地XY2B型鉆機XY2型鉆機XU300A型鉆機地質(zhì)鉆機（300型）重慶探礦機械廠YG80型鑿巖機YG2100型鑿巖機風(fēng)動鑿巖天水風(fēng)動工具廠BW250/50型水泵泥漿泵衡陽探礦機械廠1.4注漿效果：在注漿體開挖過程中，在隧道不同里程，不同的標(biāo)高部位取得原狀注漿土體23個，幾項物理力學(xué)指標(biāo)平均值為：天然含水率36.7%，無側(cè)限強度242.8kpa，粘著力c=72.2kpa，內(nèi)

5、摩擦角ø=19.3°原坍塌地段力學(xué)指標(biāo)近似為零，經(jīng)過高壓注漿已達硬塑以上，可見注漿效果是明顯的。2 長管棚法管棚是隧道軟弱地段的支經(jīng)高壓注漿后，粘性土成為硬塑半干硬狀態(tài)時，管棚才能在加固護設(shè)施，必須圍巖和穩(wěn)定圍巖方面發(fā)揮良好的作用。2.1 施工程序2.1.1 管棚工作室工作室跨度較大，長約10m，凈空較高，在隧道拱部開挖線外1.35m。2.1.2 管棚鉆孔在隧道身開挖周邊外0.35m布置管棚鉆孔，管棚間距0.3m。間隔鉆孔，然后視地質(zhì)情況加密(圖2)。鉆孔直徑采用130mm，設(shè)計管棚鋼管直徑為108mm。2.1.3 管棚的設(shè)置2.1.3.1安置鋼管及間距鋼管直徑108mm，

6、為便于補注漿，將溶洞部位的鋼管做成花管。由于回轉(zhuǎn)鉆機動力大注漿效果好，成孔的質(zhì)量較好，采用人力或機械頂進，一般均能滿足設(shè)計要求。只是在特殊復(fù)雜地段，才采用跟管鉆進的方法。鋼管長度一般跨過斷層，達到穩(wěn)定基巖23米。管棚間距與注漿加固程度有關(guān)，由于注漿效果好，管棚間距由原來設(shè)計的0.3m改為0.6m。2.1.3.2插入鋼筋籠用四根ø22m的主鋼筋，配以ø6mm的聯(lián)結(jié)支撐鋼筋，焊接成鋼筋籠，插入ø108mm的鋼管(管棚)之中，彌補鋼管壁薄，強度較弱的缺欠。2.1.3.3注漿補強鋼筋籠插入后，進行最后一次注漿：使鋼管、鋼筋籠組成一個整體；同時水泥漿通過花管注入溶洞和管棚周

7、邊，使管棚與地層組成一體。2.2 施工機械表2施 工 機 械類型產(chǎn)地工作質(zhì)量評價YG2100型鑿巖機風(fēng)動鑿巖天水風(fēng)動工具廠偏斜角度較大，成孔質(zhì)量較差XY2B型鉆機地質(zhì)鉆機重慶探礦機械廠成孔質(zhì)量較好XY2型鉆機XU300AD鉆機2.3管棚施工定向2.3.1 羅盤定向采用羅盤定向，是粗略定向，可用于注漿鉆孔。對于管棚，則由于羅盤本身誤差較大，又與鉆具有磁效應(yīng)，精度差，所以影響管棚的順利安置。2.3.2 經(jīng)緯儀定向利用經(jīng)緯儀測定隧道中線的平行線來確定鉆孔方位，使鉆孔開孔時應(yīng)控制了方位的偏差，取得了很好的效果。2.4 管棚測斜水平鉆孔的偏離和下垂是難以避免的，但誤差必須滿足設(shè)計要求。為檢查管棚安置質(zhì)量，為今后處理坍方提供必要的參數(shù)，采用測斜儀對拱頂15根鋼管測斜，平均每延米水平偏斜5.9cm/m，垂距1.34cm/m，即鋼管平均水平偏離度為3°23，平均垂度為0°46，完全符合設(shè)計要求。高壓注漿長管棚法處理隧道坍方：采用高壓注漿，做地表和掌子面土體達到硬塑，這也