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        淺談注漿加固對(duì)軟弱圍巖富水淺埋隧道的處治

        2019-08-20 10:29:00中鐵十二局集團(tuán)市政工程有限公司張永壯
        中國(guó)建設(shè)信息化 2019年15期
        關(guān)鍵詞:水玻璃漿液巖體

        文|中鐵十二局集團(tuán)市政工程有限公司 張永壯

        軟弱圍巖富水淺埋隧道在施工過(guò)程中施工風(fēng)險(xiǎn)大,施工難度大。本文通過(guò)徐家梁子隧道在軟弱圍巖淺埋段施工概況,簡(jiǎn)單談一下關(guān)于處理軟弱圍巖富水淺埋隧道的基本思路、方案以及作用機(jī)理和實(shí)際效果。

        1.地質(zhì)概況

        K41+443 ~K41+450 段長(zhǎng)度17 米,平均埋深為40m,下伏全-強(qiáng)風(fēng)化砂巖夾頁(yè)巖,厚度16.7 ~21.4 風(fēng)化產(chǎn)物以粉質(zhì)粘土、碎石為主,附近地表有河溝穿過(guò),滲水現(xiàn)象一般,地下水為基巖裂隙水,賦水性較好。在K41+443 掌子面完成出渣后,發(fā)生大量滲水并夾雜黃色泥土,地表發(fā)生沉陷。

        2.處理思路

        首先封堵掌子面,對(duì)地表進(jìn)行加固注漿;其次加強(qiáng)洞內(nèi)支護(hù),超前支護(hù)采用雙排注漿小導(dǎo)管,開(kāi)挖后快速進(jìn)行初期支護(hù),及時(shí)施做仰拱盡快封閉成環(huán)。

        3.處理方案

        3.1 地表處理

        首先在地表塌陷處四周施做漿砌截水溝,將地表水引至臨時(shí)排水系統(tǒng);然后對(duì)塌陷處進(jìn)行地表注漿加固,注漿范圍為隧道中線左右側(cè)各15 米范圍內(nèi),注漿孔按間距為1.5m×1.5m 梅花形布置(見(jiàn)圖3-1),注漿材料采用水泥-水玻璃雙液,鉆孔采用套管護(hù)壁進(jìn)行跟進(jìn),通過(guò)φ89 鋼花管在0.5 ~1.0MPa 注漿壓力下注入,注漿深度直至仰拱底,加固順序由內(nèi)向外。

        其作用機(jī)理為:由于漿液滲透作用,或是漿液被擠到巖體間隙當(dāng)中,經(jīng)過(guò)硬化后使得巖塊與土體結(jié)合成一體,或以高強(qiáng)夾層的形式將黏土分割包圍,從而提高巖體的完整性、增強(qiáng)巖體的穩(wěn)定性;并且空隙被填充后會(huì)對(duì)地下水滲透起到阻斷作用,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)堵水以及圍堰固定。

        3.2 洞內(nèi)處理

        3.2.1 洞內(nèi)封堵及排水

        首先對(duì)掌子面通過(guò)噴射混凝土進(jìn)行封堵,用抽水泵將洞室滲水排出洞外。

        3.2.2 超前支護(hù)

        采用雙排φ42 注漿小導(dǎo)管超前支護(hù),管長(zhǎng)3m,環(huán)向間距20cm,打設(shè)角度分別為5°和7°,縱向搭接不小于1.5m,注漿材料為水泥-水玻璃雙液。

        超前小導(dǎo)管注漿時(shí),在進(jìn)行開(kāi)挖之前應(yīng)首先將開(kāi)挖面及周?chē)拥缼r面進(jìn)行封閉,接著在坑道周?chē)勒湛拥垒喞蛉霂Э仔?dǎo)管,然后經(jīng)小導(dǎo)管向圍巖內(nèi)注入水泥以及水玻璃,等到漿液硬化再在坑道周邊巖體進(jìn)行一圈加固,以保證開(kāi)挖作業(yè)的安全進(jìn)行。

        圖1 注漿孔布置圖

        3.2.3 初期支護(hù)

        將原設(shè)計(jì)鋼拱架間距縮短至50cm,無(wú)法及時(shí)施做仰拱的增加臨時(shí)仰拱,以保證鋼拱架封閉成環(huán);采用環(huán)向小導(dǎo)管注漿加固,環(huán)相間距1.0m×1.0m,縱向間距50cm,加固深度為3.0m。

        3.3 注漿流程情況

        (1)鉆孔:在開(kāi)鉆前先在低速低壓下進(jìn)行,開(kāi)孔完成幾米后再增加壓力和速度。(2)清孔:利用高壓空氣對(duì)鉆好的孔道進(jìn)行吹洗,將其中的殘留石頭渣子清除,確??椎劳〞场#?)下管:倘若在頂進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題,難以頂進(jìn),則應(yīng)首先排查清楚故障原因,如果有必要,則應(yīng)重新對(duì)孔道進(jìn)行清理,然后再把鋼管往里面頂進(jìn)。在鉆進(jìn)時(shí),應(yīng)對(duì)地質(zhì)進(jìn)行觀察分析,結(jié)合地質(zhì)情況選擇合適鉆進(jìn)速度,同時(shí)準(zhǔn)確記錄施工情況。(4)注漿:借助6mm 鋼板對(duì)鋼花管管頭進(jìn)行焊接處理,將其管口封住,然后再將注漿管焊接上去,將堵漿塞進(jìn)漿孔和注漿管連接在一起,并用絲扣使得堵漿塞和導(dǎo)管相連。接著,在注漿過(guò)程中借助水玻璃進(jìn)行封口注漿時(shí)應(yīng)保障從孔口進(jìn)入,并一次性注入,使得管中漿液處于密實(shí)狀態(tài),注漿過(guò)程中實(shí)施終壓注漿,在達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量時(shí)便可以停止,將閥門(mén)關(guān)閉。水泥漿配制過(guò)程中應(yīng)避免各種雜質(zhì)混合在其中,并且要確保在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成。

        4.加固效果

        4.1 抑制地表沉陷

        地表注漿可以對(duì)地層起到固定作用,這樣在進(jìn)行隧道施工過(guò)程中,能夠降低施工過(guò)程給地表帶來(lái)的影響,防止其發(fā)生沉陷,進(jìn)而控制和約束圍巖位移。

        4.2 地表注漿與洞內(nèi)支護(hù)共同組成支護(hù)體系,加強(qiáng)了圍巖整體性

        在地表注漿對(duì)圍巖加固的基礎(chǔ)上,洞內(nèi)超前小導(dǎo)管支護(hù)以及初期環(huán)向注漿支護(hù),極大程度上提高了支護(hù)體系的強(qiáng)度和剛度。

        5.注漿加固施工總結(jié)

        5.1 適用條件

        注漿加固適用于無(wú)地下水、水量和壓力較小或較大的軟弱破碎巖體的地層條件,以及含水率較大而顆粒較細(xì)的黏土地層、軟土地層也適用,對(duì)增強(qiáng)軟弱巖體的穩(wěn)定性和封堵地下水有著顯著效果。

        5.2 注漿材料選擇

        一般,對(duì)于無(wú)水的松散層或松散塌方體選用單液水泥漿;對(duì)于有水的強(qiáng)滲透地層、黃土類(lèi)地層、不透水的黏土層等宜選用雙液水泥-水玻璃漿。

        5.3 注漿順序

        注漿宜按孔間隔進(jìn)行,并應(yīng)先灌注滲透系數(shù)大的土層,后灌注滲透系數(shù)小的土層。如果各部分滲透系數(shù)相同,則應(yīng)按先上方后下方,或先內(nèi)圈后外圈的順序進(jìn)行。

        5.4 注漿壓力

        每孔注漿應(yīng)利用止?jié){閥保持孔內(nèi)壓力直至漿液完全凝固為止。注漿的孔口壓力一般為0.5 ~1.0MPa,最高壓力應(yīng)嚴(yán)格控制在允許范圍內(nèi)。

        5.5 注漿加固施工缺點(diǎn)

        注漿加固施工工序持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),致使整個(gè)施工循環(huán)過(guò)長(zhǎng),影響施工進(jìn)度。

        5.6 施工質(zhì)量控制及注意事項(xiàng)

        一是依照相關(guān)規(guī)定要求依順序來(lái)進(jìn)行施工,尤其是鉆孔、注漿等步驟更要依順序?qū)嵤?,如果在此過(guò)程中出現(xiàn)漏漿或冒漿情況,則需要對(duì)注漿參數(shù)進(jìn)行更改,并及時(shí)調(diào)整注漿壓力、控制注漿量,并對(duì)冒出漿液的縫隙位置進(jìn)行處理。二是鉆孔和注漿時(shí),應(yīng)明確區(qū)分鉆孔類(lèi)型,進(jìn)行統(tǒng)一分類(lèi),做好編號(hào)記錄,并對(duì)相關(guān)記錄材料進(jìn)行有序整理。三是對(duì)注漿孔數(shù)量進(jìn)行把握,鉆孔深度左右偏差要小于100mm,空位左右偏差小于50mm。四是注漿時(shí)應(yīng)注意觀察注漿壓力、注漿量等指標(biāo),嚴(yán)格依照相關(guān)要求標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。五是對(duì)地表情況進(jìn)行密切檢查,隨時(shí)觀察地表動(dòng)態(tài)情況。六是注漿過(guò)程不能對(duì)周邊環(huán)境帶來(lái)污染或破壞。

        6.結(jié)語(yǔ)

        隧道施工中對(duì)軟弱圍巖富水淺埋隧道采取注漿加固是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程,本次分析希望能夠起到一定借鑒作用,在進(jìn)行處理之前應(yīng)充分了解項(xiàng)目情況,在單位有關(guān)規(guī)定下開(kāi)展,做到有的放矢,確保最終取得良好處理效果。

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