超前導管_隧道塌方治理中小導管超前注漿法的研究

　　在隧道施工中發(fā)生塌方，有時采用小導管超前注漿法來治理更為有效。文章詳細的介紹了小導管自身加固原理，并結(jié)合具體工程分析了塌方原因、塌方方案的比選、超前小導管的施工。 　　在山嶺隧道及地下工程施工中遇到塌方時，往往要借助超前支護。超前支護一般有以下幾種形式：超前預注漿（全面預注漿）、超前大管棚、超前錨桿和超前小導管。超前大管棚適用于巖體很破碎，開挖尺寸較大的洞室；超前預注漿主要用于大面積特別松散巖體及地下水豐富的巖體中；超前錨桿適用于巖體破碎程度較小的圍巖；超前小導管特別適用于中小洞室（一般跨度在8米以下的洞室）的處理塌方施工中應用。
　　采用大管棚支護技術必須有專用鉆機，施工空間要求高，一次花費較大；采用全面預注漿方法，涉及的施工范圍大，施工程序繁雜，并且可靠性難以確定；而采用小導管比超前大管棚和注漿施工工藝相對簡單得多，支護技術在很小的空間內(nèi)利用簡單的手持風鉆即可進行鉆眼及布管工作，遇到地層變化時可隨時調(diào)整施工方案，經(jīng)濟效益顯著。
　　從20世紀80年代起，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展。隧道及地下工程在我國大量興建，在施工中遇到了各種各樣的困難地層，人們在不斷地摸索和開發(fā)新的地層加固技術，小導管注漿技術以其適應性強而得到廣泛的應用，正是由于小導管注漿技術的這些優(yōu)點才激勵人們在施工中進行大膽的嘗試，奠定了小導管注漿技術在地下工程中的地位，從而增強了人們使用小導管注漿技術的熱情。
　　1.小導管自身加固原理
　　1.1小導管的錨桿作用
　　小導管的錨桿作用原理主要是自身加固原理，主要有聯(lián)接原理、組合原理和整體加固原理三種。在隧道中以哪種為主。要根據(jù)地質(zhì)條件和錨桿的形式綜合分析，但不管以哪種為主。小導管自身的其他作用都同時存在，進一步說，往往是兩種或三種的綜合作用。
　�。�1）聯(lián)接原理。隧道圍巖有不穩(wěn)定的巖塊和巖層時，可用錨桿將它們聯(lián)接起來，并盡可能的深入到穩(wěn)定的巖層中。同理，在打入小導管時，小導管可以將不穩(wěn)定的巖塊和巖層聯(lián)接起來。
　�。�2）組合原理。錨桿組合作用是依靠錨桿將一定深度的巖層，尤其是成層的巖層組合在一起，組成組合拱或組合梁，阻止巖層的滑動和坍塌。同理，在打人小導管時，小導管也將打入深度的巖層，尤其是成層的巖層組合在一起，組成組合拱或組合梁，阻止巖層的滑動和坍塌。
　　（3）整體加固原理。通過有規(guī)律布置的小導管，將隧道四周一定深度的圍巖進行擠壓、粘結(jié)加固，組成一個承載環(huán)。
　　1.2小導管的注漿通道作用
　　在小導管注漿技術使用過程中，注入圍巖的漿液是通過小導管上的注漿孔均勻地滲入到圍巖中的，故在小導管注漿技術中小導管充當了漿液通道的作用。在地下工程小導管注漿中，一般將小導管加工成花管，導管采用普通鋼管。漿液在壓力作用下通過小導管，注入圍巖以達到加固圍巖的作用。
　　2.工程概況
　　某鐵路工程隧道.全長4906m，所經(jīng)過地區(qū)圍巖變化較多，圍巖自穩(wěn)情況較差。等級基本為Ⅳ、Ⅴ類，按照設計圖紙DKl51＋995－DKl52＋105段為錨噴支護段，但由于圍巖風化嚴重，且隧道右上方有一小型水庫，地下水豐富。在隧道DKl52＋057段開挖后，施工單位根據(jù)圍巖情況及時對隧洞進行了噴混凝土封閉，之后再出碴。但在出碴過程中.隧洞洞頂和巖壁不斷掉落巖石。鑒于這種情況，施工單位立即停止出碴.并組織人員再次對塌落而進行噴混凝土封閉。但由于整個隧洞圍巖自穩(wěn)能力非常弱，反復噴射的混凝土根本無法阻止巖石坍塌，因此塌方空洞也越來越大，并影響到已施工完成的超前支護和初期支護施工段。通過對塌方體的觀察。塌方段長約8m。寬度約7m。
　　3.塌方原因分析
　　隧道發(fā)生塌方的主要原因是支護方式不當，沒有按照設計和規(guī)范要求施工，純粹是野蠻施工。主要原因分析如下：
　　1）開挖工藝不符合要求，該塌方段位于Ⅳ級圍巖處，但圍巖更偏向于Ⅴ級圍巖，巖體破碎。作業(yè)隊伍仍然在下臺階施工過程中采用開挖中槽的方法進行施工，尤其是左右馬口寬度不足50cm，有些甚至拱架懸空。
　　2）每循環(huán)進尺3－5m，嚴重違反了施工工藝中要求1－2榻鋼架的要求。
　　3）擅自降低支護參數(shù)。該段Ⅳ級圍巖設計為118a型鋼拱架，但塌方段處理時發(fā)現(xiàn)該段拱架全部采用的是116的型鋼拱架，且間距過大，縱向連接筋不足，鎖腳錨桿打設不規(guī)范，嚴重偷工減料。
　　4）Ⅳ級破碎圍巖、Ⅴ級圍巖應盡量減少爆破作業(yè)，若必須采用爆破的地方，必須采用多打眼、少裝藥、弱爆破的工藝施工，但是作業(yè)隊伍沒有照此施工。
　　綜上所述，隧道施工過程中，該作業(yè)隊伍盲目施工是造成塌方的主要原因，另外，現(xiàn)場管理還需要不斷加強，加大控制手段，盡量杜絕該類事故的發(fā)生。
　　4.塌方處理方法比選
　　4.1不清碴處理方案
　　不清除洞碴，讓上方坍塌巖碴淹沒拱頂上部處理措施：1）噴射C25混凝土封閉洞碴巖面，沿隧道橫向設立30cm厚止?jié){墻；2）采用直徑φ42mm超前小導管注漿支護，并注水泥一水玻璃雙液漿，使拱部2－3m范圍內(nèi)巖碴固結(jié)成一整體；3）短進尺、弱爆破、強支護、強排水開挖施工�？紤]到經(jīng)過小導管超前注漿支護后，圍巖自穩(wěn)能力有所提高，業(yè)主、設計、監(jiān)理和施工四方共同會商，均贊成采用方案二，并取得了良好的效果。
　　4.2清碴處理方案
　　在下個塌方周期到來之前，迅速抵進工作面。迅速排水，防止積水軟化未塌方地段圍巖而導致更大范圍的塌方事故。由于坍體洞碴不多，經(jīng)過業(yè)主、設計、監(jiān)理及施工方四方共同會商，決定處理方案如下：1）先穩(wěn)定后方邊墻，在邊墻施作C25混凝土保護墻，再施作30cm厚C25混凝土拱部護拱，形成后方封閉環(huán)，預防塌方范圍的進一步擴大；2）在后方10m安全地帶搭設工作平臺，開挖大拱腳，立設工字鋼拱架支護，短進尺用懸挑鋼軌加噴射混凝土形成拱部封閉環(huán)；3）清除洞內(nèi)巖碴，加鋼筋網(wǎng)及錨桿支護，渡過坍方段；4）在坍方段及時施作二次襯砌。
　　5.超前小導管施工
　　5.1小導管打設
　　（1）小導管施工前準確放樣，定好鉆孔位置，作好標記。并設置必要的控制點以便鉆孔時用來控制小導管的外插角度和方向。
　　（2）小導管制作及安裝，超前小導管前端采用呈尖端狀，管壁四周有8mm注漿孔，成梅花形布置，間距為15era。尾部有Im不設注漿孔。結(jié)構(gòu)采用φ42壁厚3.5mm熱軋無縫鋼管，安裝時孔位誤差小于5cm，角度誤差小于 2°
　　5.2小導管注漿
　�。�1）注漿管路系統(tǒng)的試運轉(zhuǎn)。按注漿站布置圖和工藝流程圖，安排設備就位，接好管路系統(tǒng)，做注漿前的試運轉(zhuǎn)。用1.5－2倍注漿終壓對系統(tǒng)進行吸水試驗檢查，并接好風、水、電，檢查管路系統(tǒng)是否耐壓，有無漏水，檢查管路連接是否正確，檢查設備機況是否正常，使設備充分“熱身”。試運轉(zhuǎn)時間一般20分鐘。
　　（2）注漿壓力控制。注漿過程中，將壓力分為幾個階段，逐級升到規(guī)定值。注漿開始時，使用最低一級的壓力壓注，當注漿量增加到一定程度，再將壓力升高一級，當注漿量又增加到一定程度，再將壓力升高一級，如此直到在規(guī)定壓力下，單位注漿量達到設計標準，結(jié)束注漿。壓力分級不宜過多，本次塌方治理中，注漿壓力分為三個階段時，三階段壓力分別為0.5MPa，0.8MPa，1MPa。采用三階段分壓注漿，減少漿液的過度流失，節(jié)省了壓漿材料。
　�。�3）注漿結(jié)束標準。注漿壓力達到設計終壓后穩(wěn)定20分鐘后，結(jié)束注漿。
　�。�4）注漿施工注意事項。1）在注漿過程中，經(jīng)常出現(xiàn)串漿現(xiàn)象。發(fā)生串漿時，在有多臺注漿機的條件下，應同時注漿。在單泵條件下應將注漿孔及時堵塞，輪到該管注漿時，再拔下堵塞物，將管內(nèi)雜物清除并用高壓風或高壓水沖洗，然后再注漿；2）水泥漿單液或水泥水玻璃雙液注漿進漿量很大，壓力長時間不升高。則應調(diào)整漿液濃度和配比，縮短凝膠時間。進行小泵量低壓力注漿或間歇式注漿，使?jié){液在裂隙中有相對停留時間，以便凝膠，但停留時間不能超過混合漿的凝膠時間；3）注漿效果檢查在小導管搭接范圍內(nèi)進行，主要檢查注漿量偏少或有懷疑的注漿孔，認真填寫檢查記錄。滲入性注漿通過鉆孔檢查注漿厚度，小于30cm時，應補管注漿。
　　6.結(jié)語
　　超前小導管注漿超前加固技術施工設備簡單，工藝簡單，可以根據(jù)實際情況，隨時確定小導管注漿的使用與否，且小導管注漿適應性強，可根據(jù)實際情況，隨時變更施工方法，因此被廣泛應用于隧道塌方的治理中。
　�。ㄗ髡邌挝唬簭V西嘉惠建設工程有限公司廣西南寧530021）

相關熱詞搜索：導管 塌方 超前 隧道塌方治理中小導管超前注漿法的研究 小導管注漿圖片 小導管注漿施工動畫