大管棚预注浆超前支护在洞口施工中的应用

建筑・规划・设计　大管棚预注浆超前支护在洞口　施工中的应用　李华成　（中铁二十局集团第一工程有限公司，江苏苏州２１５３３５）　摘要：阐述了青山排隧道左洞进口强风化花岗岩段超前大管棚的施工，通过对监控量测结果进行分析，总结了超前预支护技术在通过软弱围　岩时的作用。　关键词：隧道；超前预支护；强风化花岗岩；施工；效果评价　１　工程简介　六潜高速公路岳潜段青山排隧道全长１５２０ｍ，隧道设计为双洞四车　道，单洞净宽１０．５ｍ，净高７．０３ｍ。左洞进口桩号ＺＫ１１５＋５６３，设计标高　３　１２．０１２ｍ。隧道左洞进口段位于浅埋地段，埋深５．４—１７．６ｍ，为全风化～强　风化花岗岩地段。表层为松散无粘性的砂粒状土，下伏强风化花岗岩，岩　石已风化呈土状，夹杂部分为角砾一碎块状岩体，结构松散，围岩自稳性　极差，遇水易坍塌。隧道所处山体植被发育。　２问题的提出及方案确定　隧道进洞之前，进行边仰的超前支护工程锚杆施工时，部分锚杆孔　涌水，造成洞口段部分边坡下滑。　根据现场实际情况，经过各方讨论后，认为较为合理的施工方法是　采用大管棚超前预注浆，先对洞口浅埋段进行固结处理再进行开挖，可　以有效保证洞口边仰坡安全，确保顺利进洞。　３施工设计　３．１注浆原理　由于该段围岩结构松散破碎，本工程采用渗透注浆及压密注浆。　３．２施工参数选择　３－３大管棚设计　大管棚采用￣８９ｍｍ，壁厚６ｍｍ的热轧无缝钢管，节长为６ｍ。管棚　环向间距拱部为４０ｅｍ。外插角１～２。。管口段２ｍ不开孔，其余部分按照　血８注浆孔，孔眼交错布置　１５ｅｍ间距交错设置注浆孔，孔径为８ｍｍ。如图１所示。　３．４注浆参数设计　３．４．１注浆材料及配合比：注浆浆液采用水泥浆，水泥采用ＰＯ３２．５普通　硅酸盐水泥，水泥浆液水灰比为１：１；　３．４．２注浆压力：注浆孔口压力为Ｏ．５～１．ＯＭＰａ，终压１．５～２．５ＭＰａ；　３．４．…　３单根钢管注浆量：　８９注浆小导管大样图　Ｑ＝竹×Ｉ　Ｌ＋叮ｒ×Ｒ２）（Ｌ×１１×仅×ｐ　每延米超前支护材料明细表　式中：ｒ为钢管半径，Ｌ为钢管总长度，考虑与注浆孔连接，满足止浆　效果，取２８ｍ；Ｒ为浆液扩散半径，取Ｏ．５ｍ；　为地层孔隙率，堆积体经测　试　为９．Ｏ％；ｅｔ为浆液有效充填率，取０．９１；ｐ为浆液损耗系数，取１．ｏ４。　名称　规格　单位　数量　备注　经计算，单根钢管注浆量Ｑ＝２．０５ｍ　。　注浆　注浆　１１１３　２．５　４方案实施　注浆导管　８９　ｍ　３６．８　壁厚６ｍｍ　４．１大管棚施工前准备工作　４．１．１疏排地表水。　洞口仰坡设洞顶截水沟，拦截地表水。使地表水尽快顺畅地排出洞　口不稳定范围，以防积水下渗。　４．１．２同时对边仰坡挂设钢筋网进行锚喷支护。　４．２施作套拱作为大管棚导向墙　洞口前端采用２ｍ长套拱（标号为Ｃ２５砼）作为大管棚导向墙。套拱　在洞口明洞衬砌外轮廓线以外施作。地基承载力经过计算、试验满足套　拱基础的要求，套拱内埋设２榀１１６的，工字钢与　１０８￣６ｍｍ（长２．０ｍ）　管棚孔口套管焊成整体，并用ｄＰｌ２的钢筋进行固定。孔口套管沿拱圈环　向布设间距、位置及方向满足施工图纸的要求。　４＿３管棚施工顺序　先施钻、安设及注浆所有有孔钢管，再施作无孔钢管。　４．３．１钻孔。　１）用钢管搭设手脚架搭设工作平台进行ＴＭＹ４型潜孔钻的安装和　钻孔工作，　２）定位：根据套拱中预埋的ｑｂｌＯ８ｘ６ｍｍ钢套管作为导向管用潜孔　钻进行钻孔。　图１　３）每次钻孔前先检查钻机机械状况是否正常。　４）钻孔速度应保持匀速，特别是钻头遇到夹泥夹沙层时，应控制钻　民营科技　２０１１年第７期　建筑・规划・设计　进速度，随时利用高压风进行吹孔，避免发生夹钻、堵孔现象。　５）为避免钻杆太长，钻头因自重下垂或遇到孤石钻进方向不易控制　等现象，开钻上挑角度控制在２。以上，并随时用测斜仪量测角度和钻进　方向。　４．３．２安设管棚。　｜　）＜一＝　一　１）钻孔完成后及时安设管棚钢管，避免出现塌孔现象。　２）钢管逐节顶人，在加工场地进行注浆孔的加工，并且每两根焊接，　然后人工配合机械将每１２ｍ的钢管一次顶入已施工好的孔中，现场连　接采用焊接。　３）及时将钢管与钻孔壁间缝隙填塞密实，在钢管外露端焊上法兰　盘、止浆阀，并检查焊接强度和密实度。　４．４管棚注浆　４．４．１施工工艺（如图２）。　、、　一：　：　～＝＝～一～：一～　：一　ｊ一≤：一　、　娄≯　－　２呻空注装锚秆　Ｌ：ｌ００　些　童垒　垦　圣　三　图３　慢，上核心土开挖时收敛变形急剧增长，然后趋于稳定，均满足设计要　求。充分说明了大管棚预注浆超前支护对防止围岩恶化，控制隧道变形　作用是显著的。　净空收敛监测变形分析　ｍｍ／ｄ　７总结及体会　利用大管棚作为穿越强风化花岗岩段的超前支护，其成功之处在　于：通过注浆将松散的围岩结起来，利用大管棚支护围岩，注浆体和管棚　连成一个整体而受力，在隧道开挖轮廓线外形成一个环向的支撑体，有　效地阻止了松散围岩出现坍塌，为隧道洞身安全、顺利地施工暗洞创造　条件，是新方法与其他辅助施工方法的完美结合。　图２　４．４．２施工程序及方法。　１）注浆前先检查管路和机械状况，确认正常后做压浆实验，确定合　理的注浆参数，根据获取的技术参数进行施工。　２）注浆过程中随时检查孔口、邻孔、覆盖层较薄部位有无串浆现象，　如发生串浆，应立即停止注浆或采用间歇式注浆封堵串浆口，也可采用　麻纱、木楔、快硬水泥砂浆或锚固剂封堵，直至不再串浆时再继续注浆。　注浆过程中压力如突然升高，可能发生堵管，应停机检查。　３）注浆压力达到２．５ＭＰａ，并持压５ｒａｉｎ以上，可停止注浆，并及时封　堵注浆口。　４）注浆过程应派专人负责，填写《注浆记录表》，记录注浆时间、浆液　消耗量及注浆压力等数据，观察压力表值，监控连通装置，避免因压力猛　增而发生异常情况。　４．４＿３注浆效果评定。　１）对注浆加固区利用潜孔钻进行钻孔，观察注浆充填情况。　２）在进行钻孔检验时观察孔内涌水颜色及涌水量，水颜色如较澄清　或夹带水泥渣块，涌水量小于Ｏ．４Ｌ／ｍｉｎ，则注浆效果较好，如涌水为泥浆　颜色或涌水量较大时，应补注或重注。　５强风化花岗岩开挖　该段洞身由于处于小径距段，采用侧导坑加上下导坑法进行开挖，　开挖支护流程如图３所示：　几点说明：注浆小导管采用￣８９ｘ６ｍｍ无缝钢管，节长６ｍ，钢管上　注浆孔孔径８ｍｍ，孔间距１５ｃｍ，梅花型布置，尾部２．Ｏｍ范围内不钻孔作　为止浆段，导管环向间距４０ｃｍ，洞身Ｉ２０工字钢钢支撑纵向间距ｌＯＯｅｍ；　侧导坑临时Ｉ１６工字钢钢支撑纵向间距７５ｃｍ；相邻两榀间的中隔壁工　（上接１６２页）牢固，避免提管时脱开，将塑料板带出。３）桩尖平端与导管　靴配合要造当，避免错缝，防止淤泥在打设过程中进入导管，增加阻力，甚至　将塑料板带出。４）严格控制间距和深度，若塑料板带上２ｍ时，应补打。　３－３－２堆载预压注意要点　１）堆载面积要足够，每边超出插塑板施工范围１．０ｍ。２）堆载要严格控制　加荷速率，保证在各级荷载下地基的稳定性，同时要避免部分堆载过高而引　起地基的局部破坏。３凇置中间观察桩和边桩，分别做好沉降记录和侧向位　移记录。　４沉降观测　４．１沉降板埋设及观测　根据谢寸要求应在软土处理地段埋设沉降观测标志。沉降板设置在砂垫　层顶部，沉降板由６００ｘ６００ｘ８沉降钢管和直杆（镀锌管）焊接而成，直杆外套　ＤＮ１００的ＰＶＣ套管。从埋设之日起，堤身填筑过程中每天观测一次，填筑　结束后每３ｄ观测一次，直至填筑完成３０ｄ后停止观测。沉降板竖向沉降≤　一１５ｍｍ／ｄ。　４．２边桩观测　每１　ｄ观测一次，以控制边坡填土速率，防止边坡失稳，边桩侧向变　形￣＜６ｍｍ／ｄ。　结语　１）经竣工沉降实测，新建西河水闸堤右ｏ＋１５３—ｏ＋３７４段新筑引堤从填至　完成的１０４＂ｆｌ内，累计沉降量为１．６７ｍ，与预测沉降量基本一致。堤身没有出　现塌、滑等不良破坏现象。这说明塑料排水板在淤泥软基处理中的排水固结　效果是好的。２）塑料排水板材质稳定、重量轻、便于运输和施工。塑料排水板　字钢钢用环向间距１米的ｑｂ２５钢筋焊接以增强其钢支撑整体性。　断面均匀、过水断面大，能形成良好排水通道，且不易出现断裂及破损。具有　６效果评价　施工效率高、经济效益好、施工质量易保证等优势。３）但塑料排水板加固地基　为保证施工安全及检查大管棚的实施效果，施工单位专门组织对堆　从原理匕来说作为排水固结法，当新筑堤身存在填土高，地基土强度低，则填　积体段的净空收敛量测。在３０ｍ强风化花岗岩处理段埋设了３条收敛　筑需分多层进行堆载预压，土体强度增加较慢，填筑过程中地基变形较大，每　基线，监测数据分析见表。从量测情况看，埋设初期３条曲线收敛增长较　层填筑后需进行沉降观测，因此总体施工工期较长。