- 相關推薦
隧道工程中超前注漿小導管的應用論文
摘要：結合某隧道工程施工建設項目，提出了相比較其他施工方案而言，超前注漿小管道技術方案是最為經濟的方案，詳細論述了超前注漿小管道技術的加固機理和施工工藝流程，同時對其作出了總結，希望能對類似的工程起到一定借鑒作用。
關鍵詞：隧道工程；巖體破碎帶；超前注漿小管道
0引言
這幾年來，隨著快速發展的生活節奏，也提高了對行車時間的要求。行車速度主要是由自行車輛速度和線路距離長短決定的[1]。在一定程度上，新建線路行車時間主要是由線路距離的長度決定的，而線路距離則是由線路選擇決定的，在中低山區地帶，選取線路上需要多加考慮淺埋暗挖復雜地質條件下隧道的比重。在開挖埋深淺、嚴重風化和巖體破碎帶的圍巖上需要先采取超前支護的辦法，超前注漿小導管技術具有獨特的施工技術，已經被廣泛應用在隧道工程破碎帶施工的超前支護方案。
1工程概況
本工程為某隧道施工建設項目，全長約為3440m，地勢起伏變化大，較為陡峭，溝谷沖溝發育。地面具有490～740m的高程，洞身段山坡具有較為陡傾的自然坡度，變化較大，縱向自然坡度為20～30°左右，進出口橫縱向坡度分別為15～20°和15°，隧址區多數是林木，植被覆蓋率達到了90%。隧道穿越地層主要使用花崗巖和花崗閃長巖組成，在進出口路段，該花崗巖和花崗閃長巖有出露，由于不同的傾入時間，會導致不同的性質，地質構造的作用影響到地層，具有節理裂隙發育，富集的地下水、較差的工程性質。洞口不良地質問題主要是由泥巖風化削落和砂巖危巖落石造成。隧道的淺埋和斷層構造帶是GDK111+400～GDK111+500，該路段具有發育節理裂隙、破碎巖體、較差的巖土力學性質和整體穩定性、發育地下水、可能會發生坍塌、突水和突泥的問題。物探低阻異常帶是GDK112+400～GDK112+700，該路段也是具有發育節理裂隙、破碎巖體、較差的巖土力學性質和整體穩定性、發育地下水、可能會發生坍塌、突水和突泥的問題。隧道的淺埋和斷層構造帶還有GDK113+600～GDK113+800，該路段具有破碎巖體、發育地下水、可能會發生坍塌、突水和突泥的問題。
2超前注漿小導管技術方案的確定
由于本工程具有較淺的埋深、豐富的地下水，較為破碎的巖體，較差的圍巖自穩能力，需要對其進行保護，否則容易造成掌子面失穩坍塌，因此為了確保隧道施工的安全和施工質量，需要采取一定的加固措施來確保巖石開挖的穩定。在軟弱巖層施工的時候必須遵循快速的理念和“管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”原則，對本工程的破碎帶使用超期注漿小導管技術方案進行施工[2]。
3超前注漿小導管的加固機理
3.1梁支撐效應
由于制造小導管是使用無縫鋼管材料，因此在施工小導管的時候，按照一定的角度將小導管的前端插入到開挖斷面外深部圍巖，后端則是在鋼拱架上面進行支撐，并焊接在鋼拱架上，在開挖隧道之后可以對卸荷產生的部位松動壓力進行有效承受。
3.2水化凝結作用
漿液進行流動和擴散的事后中會有化學和物理反應，從而可以凝結成具有一定強度和低透水性的結石體，并且伴隨著大量的水化熱產生，降低了破碎帶巖層含水量和提高了其強度。
3.3承載拱作用
在開挖隧道之后，會失去拱頂部位巖石的穩定，可能會有坍塌問題產生并形成自然拱。之后應力集中在隧道的兩邊而逐漸破壞，從而導致進一步擴大頂部坍塌而形成坍落拱。使用注漿小導管技術進行超前預加固的時候，可以很好形成注漿管為中心的拱形加固體。
3.4雨傘作用
將漿液填充在破碎帶巖層中，可以對破碎帶軟弱圍巖進行固結，在初支外形處形成一把可以拒地層滲水在初支之外的雨傘，將圍巖的抗滲性提高，從而起到較好的堵水效果[3]。
3.5鋼混作用
破碎巖石利用漿液的凝結作用，不僅將圍巖的強度增大，同時也和超前小導管連接成整體。
4施工方案
4.1施工工藝流程
超前注漿小導管的施工過包括以下幾個方面：施工準備→鉆孔→清孔→小導管制作和安裝→制備漿液→注漿。
4.2材料和技術參數選擇
制作超前小導管使用的是具有42mm、3.5mm厚度、4.5m長度的熱軋無縫鋼管，沿著140度的拱頂范圍內進行布置，環向間距和縱向間距分別控制40cm和3m左右，縱向相鄰兩排的水平投影搭接長度需要超過1m，外插角為5～15°進行交錯布置，每環小導管的數量控制在44根左右[4]。本工程的漿液使用的是具有較高凝結率、較大抗壓強度的水泥水玻璃雙漿液，按照1:1～1:1.06的水泥水玻璃比，壓漿的壓力控制在0.5～1MPa之間，并以設計的注漿量和設計注漿壓力雙重控制作為完成注漿施工的標準，在單孔正常進行注漿沒有出現滲漏的問題的時候，注漿終壓和注漿量都達到設計標準的時候，就可以將該孔的注漿施工結束，公式（1）是計算設計注漿量：V=πR2LNαβ（1）式中：漿液注漿量為V，漿液擴散半徑為R，注漿段長度為L，巖層空隙率為N，一般斷層破碎帶至為0.5，有效注漿系數為a，一般取0.3～0.9，漿液損耗系數為B，一般取為1.2～1.5。
4.3施工重點
4.3.1鉆孔小導管按照設計位置使用風鉆進行鉆孔施工。在鉆孔的過程中，由于初期支護型鋼具有0.6m/榀的縱向間距，超前小導管具有3m的縱向間距，為了確保鉆孔位置的準確性和鉆孔質量問題，可以在初支工20a工字鋼預打孔，并將小導管的尾部需要連接在鋼架上形成一個統一的整體，這樣可以起到超前錨桿的作用，從而有效地將支護的剛度提高了。4.3.2安裝超前小導管從專用的頂頭處頂進鋼管，頂進鉆孔的長度需要控制在90%管長深度內。將擋圈焊在鋼管的末端，為了方便小導管在頂進孔內支護，能夠確保嚴密堵塞住外壁和巖壁間隙，可以使用膠泥麻筋將其纏箍成楔形狀。為了方便小導管能夠和鋼支撐焊接在一起，小導管的尾端需要有足夠長度露出。在頂進鋼管的時候，為了確保管口能夠連接好注漿管，需要確保管口不會出現受損變形的問題。4.3.3注漿以設計的注漿量和設計注漿壓力雙重控制作為完成注漿施工的標準，在單孔能夠正常進行注漿沒有出現滲漏的問題時，注漿終壓和注漿量達到了設計的標注之后，就可以將該孔的注漿施工結束，在完成一個注漿管的施工之后，就可以迅速將注漿軟管卸下，將其清洗干凈之后，移到下一根注漿管進行使用。如果出現較長時間的停泵，那么需要對下一根注漿管進行注漿之前，需要將注漿管內所殘留的漿液清理掉。在完成注漿施工，需要將超前小導管牢固地焊接在鋼架上，將鋼筋網鋪設在鋼架內，進行噴射混凝土。
5結語
針對當前山區隧道線路中存在開挖埋深淺、嚴重風化和巖體破碎帶的圍巖上，采取超前支護方案是可行方案之一。文章通過結合某隧道工程實例，項目所處地區地勢起伏變化大，較為陡峭，溝谷沖溝發育。鑒于巖體破碎、圍巖自穩差，最終采取超前注漿小導管支護方案。文章針對工程實施時的各個施工環節總結出施工重點。從本工程實施效果來看，經支護后的隧道在運營過程中未發生事故，表明支護方案的可行性，為同類工程提供參考借鑒。
參考文獻：
[1]馮海鵬，馬可理，金沛先.超前注漿小導管在破碎圍巖地質隧道中的應用[J].山西建筑，2012（8）：138-139.
[2]宋公仆.洞灣隧道超前支護施工技術分析[J].交通科技與經濟，2013（7）：80-82.
[3]張志強.超前注漿小導管施工技術探究[J].中國新技術新產品，2012（4）：116.
[4]王財普.淺析隧道施工過程中超前注漿導管的應用[J].科技促進發展，2010（2）：15-18.
【隧道工程中超前注漿小導管的應用論文】相關文章：
小導管注漿法機理及其在隧道工程中的應用04-30
地表注漿在亞粘土隧道開挖中的應用04-29
TSD系統在隧道超前地質預報中的應用05-02
TSP超前地質預報在巖溶隧道中的應用05-02
試析注漿技術在房建工程中的應用論文05-01
TSP超前地質預報系統及其在隧道超前地質預報中的應用04-30
綜合地質超前預報在齊岳山隧道施工中的應用04-28
TRT6000在隧道超前預報檢測中的應用04-30