地表注浆及超前管棚注浆在隧道中的应用

地 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 注浆及超前管棚注浆在隧道中的应用 第5期北方交通?137? 地表注浆及超前管棚注浆在隧道中的应用 孟令东 (中铁十九局集团第三工程有限公司,辽阳111000) 摘要:针对庙岭隧道洞口段覆盖层较薄,围岩风化严重且破碎,以及隧道开挖断面 大等特点,我单位在施工 中对隧道洞项采用地表注浆预加固,在暗挖洞口采用超前管棚注浆支护,很好地解 决了隧道安全进洞的难题. 关键词:地表注浆;超前管棚注浆;预加固 中图分类号:U455文献标识码:B文章编号:1673—6052(2010)05,0137—03 1工程概况 庙岭隧道设计为分离式隧道结构型式,左线起 迄桩号为K26+095一K28+220,长2125m,右线起 迄桩号为YK26+070一YK28+155,长2085m,属长 隧道.隧道洞口地质条件复杂,围岩风化严重,节理 裂隙极其发育,隧道开挖时易产生滴水及渗水现象, 且易发生坍塌. 针对庙岭隧道洞口不良地质情况,为保证隧道 安全进洞,施工中采取两种预加固 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 :对洞顶浅埋 段采取地表注浆.地表注浆横向范围为隧道中线至 两侧边界,距离为9m,注浆钻孑L深度为地面至隧道 开挖轮廓线外0.8m的距离,开挖轮廓线外侧部分 支护至隧道底部附近;在暗挖洞口采用超前管棚注 浆支护.以40cm间距布设37根l27×5mm的导 向管,同时使用潜孔钻机以相对于洞轴线方向1.的 外插角钻人30m长钻孔,每个钻孔顶人30m长中89 ×6mm的热轧无缝钢管,再用注浆机对每个钻孔注 人体积比为1:0.5的水泥一水玻璃双浆液,终压维 持在1.5MPa保持5rain,直至注满.这样使浆液在 破碎岩体中充分扩散,既可以保证洞顶围岩形成整 体,又可以利用注浆大管棚对开挖轮廓线破碎围岩 进行强有力支托,很好地保证隧道安全进洞,暗洞口 段的安全开挖. 2地表注浆及超前管棚注浆施工技术 2.1参数确定 2.1.1预加固区范围 庙岭隧道洞口围岩极差,隧道开挖后,围岩的应 力状态变化很大,无法充分发挥其自承能力,极易失 去稳定.根据地质勘探资料及隧道尺寸,按岩体力 学和弹塑性理论计算出隧道开挖后围岩的压力分布 结果,确定其塑性破坏区的大小,即极限平衡区的范 围.计算公式为: R=r[(H+Cctgq~)(1一sin,p)/(Cctgq~)](1一 sinq~)(2sinq~) 式中:R一极限平衡区半径(m); 一隧道换算半径(m); C一岩体的内聚力(kN/); (P一岩体内摩擦角(.); 一 隧道洞口顶部岩体的密度(kg/m); H一岩体的重心高度(m). 计算出假设原岩体应力场为静止应力场时距隧 道中心的极限平衡区半径R,进而绘制出隧道洞口 围岩加固范围示意图(见图1,图2). 图1地表注浆预加固示意图 图2超前管棚注浆预加固示意图 ? 138?北方交通2010 2.1.2注浆压力 根据地质勘探资料,对洞顶地表注浆预加固区 域沿横向以间距1.5m布设l3个测点,沿纵向以间 距3m分为l1个断面,由测量人员按此布点进行精 确测量, 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 好各测点标高,再根据算出每个断面各 测点钻孑L深度.根据以往注浆施工经验,并考虑到 该围岩注浆为缝隙注浆,地表注浆及超前管棚注浆 压力均取1.0—1.5MPa. 2.1.3注浆量 为达到真正的围岩岩体加固效果,必须保证每 个注浆孔的注浆压力及注浆量. 注浆总量可由理论计算确定,也可通过试验取 得近似数据.在隧道洞顶选中一点,按相同参数 (注浆管直径,压力,配比)对岩体进行注浆试验,取 得洞顶岩体实测充填率(注浆体积占孑L隙体积的比 率)及岩体孔隙率(见表1),由此可得出每个钻孔所 需注浆量,进而计算出该区段所需注浆总量. 表1洞顶岩体孔隙率和注浆填充率表(试验值) 围岩级别V级破碎围岩 孔隙率% 充填率a/% 5O 75 q=仅[(3d/2)一(4/2)]X订+耵(d/2) 式中:q一地表注浆量(m/m); 一 被加固围岩的孔隙率(%); a一充填率(%); d一钻孔直径(m). (1)地表注浆总量 Q1=mlq 式中:Q一地表注浆总量(m); m一地表注浆总长度(m). (2)超前管棚注浆总量 Q2=m2q 式中:Q:一超前管棚注浆总量(m.); m一超前管棚注浆总长度(m). 注浆过程中,要达到终压1.5MPa,同时要保证 注浆管不得低于设计值的95%. 2.1.4浆液配合比及凝结时间 根据注浆所需的压力,岩体的孑L隙率及注浆加 固范围,岩体种类等参数,经试验室试验,确定出水 灰比以及水玻璃用量等,选定最佳配合比. 由于洞顶注浆类型基本为缝隙注浆,为使浆液 凝固时间缩短,浆液中要加入适量水玻璃.为了便 于注浆,同时也使浆液快速加固围岩岩体,凝结时间 暂定为60s左右.在浆液拌制时,水玻璃应最后加 入(注浆参数见表2). 表2注浆参数表 注浆材料用量/(kg/m')凝结时间注浆压力地表注浆超前管棚 类别水泥水玻璃水/s/MPa深度/m注浆长度/m 缝400 200400601.0~1,54-2830 注浆 2.2钻孔及注浆方法 2.2.1地表注浆预加固钻孔及注浆方法 (1)钻孔方法 由测量人员测绘出预加固区域,做好标记,施工 人员对该区域进行清表处理,清除地面杂草,浮石及 浮土,以保证安全施工,同时为保证钻孔成孔及防止 地表冒浆,以使注浆压力满足要求,在该区域地表设 置止浆盘.止浆盘采用200mm厚的双层钢筋 网,C20喷射混凝土,钢筋网网格间距为300X 300mm,止浆盘设置范围至周边孔外2m.止浆盘施 做完成后,按测量数据布设钻孑L.注浆孔按梅花形 布置,孔间距为1.5m.钻孔采用风动冲击旋转式潜 孔钻机进行钻孔;钻杆采用分节连接形式,每节1m, 根据钻孔深度接长钻杆;钻头直径为~60mm的合 金钻头.注浆管为直径50mm的钢管,壁厚5mm,前 端钻花孔,钻孔直径为8mm,间距为lOOmm,梅花形 布置,尾部500mm不设花孔.支立好钻机后,按布 设钻孔点位进行钻孔,钻孔过程中,根据测量数据计 算所得的钻孔深度值控制钻孔深度,达到钻孑L深度 后,分节拔出钻杆,同时下人注浆花管.按同样方式 施作其它注浆孔. (2)注浆方法 待注浆花管全部下人后,对孔口与注浆花管间 空隙用高强砂浆进行封堵,施作完成后,开始对钻孔 进行注浆.注浆顺序:先注低侧周边孔,后注高处周 边孔,先外围后内部.为防止冒浆,施工时对注浆孔 进行间隔注浆,适当延长相邻两注浆孔先后施工的 间隔时间,待前一注浆孔浆液基本凝固后,再开始后 一 孔的注浆.注浆时用~30mm高强胶管套住注浆 花管,并用铁线固住,开动注浆机泵送浆液,通过孔 眼把浆液压人周围岩体内.注浆初始压力为0.5— 1MPa,终压为1.5MPa,直至压满为止,并维持注浆 终压力5min.按上述注浆顺序和注浆方式对其它 注浆孔进行注浆. 2.2.2超前管棚注浆预加固钻孑L及注浆方法 (1)钻孔方法 先在暗挖洞口处暗洞开挖轮廓线以外施作C25 第5期孟令东:地表注浆及超前管棚注浆在隧道中的应用'139? 混凝土套拱,套拱内埋设2榀I18工字钢.测量人 员在工字钢外弧面测设出隧道中线,沿隧道中线向 两侧以环向间距400ram布设37根(I)127X5mm的 导向管,导向管在考虑隧道纵坡的情况下以相对于 洞轴线2.以外插角进行固定.导向管固定好后,对 套拱进行C25混凝土浇注.待套拱混凝土达到设 计强度的70%时,开始进行管棚钻孔施工.钻孔所 用钻机与地表注浆预加固所用钻机一样,只是钻头 型号不同,大管棚钻孔所用钻头直径为l10ram的 合金钻头;注浆管为直径89ram的热轧钢管,壁厚 6mm,前端钻花孔,钻孔直径为12mm,间距200ram, 梅花形布置,尾部3~0mm不设花孔. 调整钻机进行钻孔,钻机立轴方向必须准确控 制,以保证孔口的孔向正确,每钻完一孔便顶进一根 钢管.钻进过程中要经常采用测斜仪量测钢管钻进 的偏斜度,发现偏斜较大,要及时纠正. (2)注浆方法 基本与地表注浆相同. 注浆前先对孔口封堵.用5mm厚钢板焊接在 导向管(中127X5mm)尾端,在钢板上部贴近导向管 管壁割一直径为20mm的圆孔,在圆孔处焊接15cm 长,直径为20mm的钢管,注浆时用~30mm高强胶 管套住(1)20钢管进行注浆,同时在尾端做一止浆 阀,便于封堵.为防止串浆,注浆顺序也采用间隔注 浆. 2.3注浆效果检查与评定 注浆结束后对注浆结果进行检查与评定,不合 格的应补钻孔重新注浆,检查方法如下: (1)对注浆过程中的各种记录资料进行综合分 析,判定注浆压力和注浆量变化是否合理,是否达到 设计要求. (2)设检查孔,工作面预注浆每段设2,3个检 查孑L,对检查孔进行钻芯取样,观察浆液充填和凝固 硬化情况. (3)检查测量孔内涌水量,一般地段应小于 04L/min?m,且某一处漏水量小于10L/min. 注浆检查合格后,方可进行隧道暗洞洞身开挖. 3结束语 庙岭隧道洞口浅埋破碎段经地表注浆预加固处 理后,浆液很好地填塞了围岩裂隙,使洞顶破碎围岩 形成较大整体;超前管棚注浆支护施作后,注浆浆液 自管棚管眼向周围扩散,相邻管棚间达到很好的接 合效果,经注浆浆液渗透过的围岩与钢管形成有效 的刚性拱形支护整体,强有力地保证隧道暗洞口安 全,顺利地进行开挖. TheApplicationofSurfaceGroutingandAdvancedShed——pipe GroutinginTunnelConstruction AbstractefrontsectionofMiaolingTunnelisverythin.thewallrockisseriouslyweatheredan dthefrag— mentationandexcavationareasareverybig.Basedonthesecharacteristics,surfacegroutingp re—reinforcement methodisbrou【ghttousefortunnelceiling,andshed— pipegroutingsupportareadoptedinsubsurfaceexcavation oftunnelfront,whichwellsolvedthedifficultytoenterthetunne1. KeywordsSurfacegrouting;Advancedshed—pipegrouting;Pre—reinforcement