双层小导管超前支护在隧道软弱围岩中的运用研究

来源:用户上传      作者:

　　摘  要：超前小导管为基于新奥法的前提下创新的一种预支护方式，有着施工便捷、施工成本低的优势，并且对设备没有较高的要求，在隧道软弱围岩支护中有着广泛的应用，起到的加固效果非常理想，并且操作简单。因此，文章针对双层小导管超前支护在隧道软弱围岩中的运用做出了进一步分析。
　　关键词：双层小导管;超前支护;隧道软弱围岩
　　Abstract： The advanced small conduit is an innovative pre-support means based on the NewAustrian TunnelingMethod （NATM）， so it has the advantages of convenient construction， low construction cost， and no higher requirements for equipment and is widely used in the support of weak surrounding rock of tunnel. The reinforcement effect is very ideal， and the operation is simple. Therefore， this paper makes a further analysis on the application of double-layer small conduit advance support in the weak surrounding rock of the tunnel.
　　在隧道施工中，如果需要从破碎的软弱围岩穿过，为了对施工的安全性以及稳定性给予保障，需要应用新奥法施工，但该项施工形式存在一定的复杂性，加之施工成本比较高，所以应用时存在困难。但是，利用超前小导管施工的形式，达到了更加理想的效果。超前小导管为基于新奥法的前提下创新的一种预支护方式，有着施工便捷、施工成本低的优势，并且对设备没有较高的要求，应用价值非常高。
　　1 工程概况
　　四川省九寨沟至绵阳高速公路水牛家隧道左洞长度为6069m，右洞长度为6058m，属于特长隧道。因隧道出口为桥接隧，地势陡峭，高差达到60余米，因此不具备进洞条件。考虑到现场实际情况，我标段采取斜井的方式进洞，负责该隧道出口段左洞3967m，右洞3936m施工任务。隧道围岩由泥盆系中统三河口组炭质板岩及板岩组成，泥质胶结，岩体破碎，稳定性较差，其中四级围岩占比43%，五级围岩占比57%，施工时可见基岩裂隙渗水，多以滴流或线流形式出现，甚至出现大面积渗水、淋水的情况，该隧道累计共需穿越三条破碎带，断层破碎带内岩体极破碎，为软质岩，自稳能力差。根据目前已施工完成段落的围岩进行分析，原设计对围岩的判断偏弱，实际围岩状态远远低于设计，因此给我们提出了更高的要求。目前剩余工程量中，隧道关键线路长仍有2580m，工期有效剩余时间仅剩22个月。因此时间紧、任务重、难度大、安全隐患多、不可控因素多，我们必须要改变传统模式，提高工效、保证质量、确保安全、追求最大效益，所以加强探索合理的施工方式和工艺[1]显得尤为重要。双层小导管超前支护在本隧道五级围岩中应用非常广泛。
　　2 双层小导管超前支护的基本原理
　　双层小导管超前支护，具体来说便是在开挖隧道之前，将注浆小导管在隧道外轮廓四周以外插角10°至15°进行布置，之后注浆至围岩当中，当第一层注浆固结圈形成之后，在外部根据30°至40°的外插角，插入注浆小导管，这样第二层注浆加固圈构成，使得围岩固结区的加固范围有了很大的提升。之后，针对软弱岩层存在的缝隙，借助水泥（有水时采用水泥水玻璃双浆液）胶凝材料进行修补，将其注入缝隙当中，这样能够使松散的裂缝结构有所凝结，有一定的强度和防水性。对土体破碎、松散限制的改善有着理想的效果，可以使地层有更强的自稳能力，预防围岩产生失稳以及塌陷的问题[2]。该方案适用于V级围岩严重浅埋偏压段、土质浅埋段和洞身大型断层破碎带等地段。针对此类特殊富水软岩，在确保安全的前提下，相比较传统工艺（洞内中管棚、帷幕注浆等），双层小导管的成本更低、效率更高。
　　3 小导管超前支护的准备工作
　　在隧道开挖好之后，首先将掌子面立即初喷、封闭，并借助喷浆法的形式开展封闭作业，接着将轮廓面不断的扩宽。此外，小导管的施工过程中，需要针对各个小导管的管口位置进行加强，焊上？椎6钢筋加劲箍。在加工管尖部位时，要先切除缺口氧焊;在实施放样作业的过程中，需要对隧道的轮廓进行综合考量。结合隧道施工的导线，对网放样实施精准控制，并对整体线路布局、浅埋洞口位置有充分的了解，结合仰坡坡度将一系列的准备工作进行完善。
　　4 双层小导管超前支护施工分析
　　4.1 设计小导管
　　双层小导管，需要利用热轧无缝钢管进行制作，小导管的外径为？椎42mm，导管壁厚为4mm的钢花管，具体长度为5m[3]。在小导管的管壁四周，需要依照15cm间距梅花形、钻设？椎8mm压浆孔，并且在管口预留1m止浆段，不设压浆孔，钢管前端呈尖锥状。注浆孔和注浆孔的间距，要保障7.5cm的距离。借助小导管开展施工作业的过程中，陡倾斜角要保障为：第一层角度为10°-15°，第二层角为30°-40°。布设范围为针对拱部对称设计，断面夹角为120°，小导管和小导管对于长度的搭接为1m，环向间隔，要有40cm的距离。其中，详细的支护设计，如图1所示。
　　4.2 超前小导管施工分析
　　将测量放样工作完成之后，要結合标记好的钻孔对凿岩机进行应用，以便完成钻孔作业。其中，要将小导管进行有效布设。在实际钻孔当中，要结合梅花型实施布置工作，其中钻孔的直径一定要大于钢管直径20mm以上，同时在布置超前小导管时，要按照内外层开展，并且保持40cm的间隔距离。 　　4.3 超前小导管注浆施工分析
　　在开展钻孔作业之前，要先利用喷射混凝土封闭掌子面，以免有漏浆的问题产生，之后才可以开展相应的测量布控工作，并在设计位点当中做好标记。钻孔工作需要对风动凿岩机进行应用，完成钻孔作业时，要借助高压风管以及掏勺对孔进行清理，可避免钻孔出现堵塞情况。钢管推送到孔的过程，需要利用人工的形式完成，借助锚固剂以及麻丝可以封堵好管口，将孔口阀旋紧，便完成好了注浆管路的连接工作[4]。
　　在相应的注浆作业开展之前，要先进行试运转，通常要有20分钟的时间进行试运，之后应用注浆泵压水，对是否有漏水的问题进行查看，并实施相应的压水试验。为了对浆液的密实度给予保障，还要对岩石的缝隙进行冲洗，这样可以使浆液通路有所扩大。注浆可以使用P.O42.5的水泥实施注浆作业，一般采用水灰比1：1，有水段落采用水泥水玻璃双浆液。注浆应采用卧式搅拌机对其开展搅拌。进行注浆作业之前，还需要利用试验明确好具体的注浆压力，以及配合比参数。对于注浆的有效配置，还需要对岩石的缝隙以及扩散半径给予考量，在施工现场确定好具体的配合比之后，要对配合比的合理性进行严格检验。配制砂浆时，为了对砂浆出现结块问题进行预防，要控制好速度以及加料顺序，随时配、随时取用。当注浆配制工作完成之后，将其在泵体当中注入，为了预防有堵塞管路以及泵体的情况，需要先针对浆液实施有效的过滤。
　　应用UB-3型注浆泵开展注浆工作，要先对孔进行清理，根据自上而下的顺序，实施注浆操作。如果期间发生了跑浆或者串浆的情况，需要应用隔孔灌浆的方式[5]。
　　对于注浆工作的开展，需要对注浆压力进行有效控制。压力根据分级升压方法实施有效把控，结合现场情况对注浆泵的压力实施调节操作时，需要先将注浆泵启动，在其正常运转之后，将泵口阀门关闭。当注浆泵停止相应的运转，转动压力调节旋钮，这样压力便可以维持在油压刻度上。因为在注浆当中，压力会持续加大，所以会产生越来越大的泵压，其中要对压力的变化情况进行观察，在压力与设计压力值相符之后，终压超过20分钟，注浆工作停止。这时要及时卸下注浆系统以及注浆混合器，使用清水对其进行清理，施工工作完成之后，针对浆液固结的情况以及渗透的情况要进行严格的开挖检查，结合压力将压力浆量曲线进行详细的分析，如果与设计要求不符，要开展后续的补浆作业。
　　5 结束语
　　总之，隧道软弱围岩的超前支护，属于软岩富水隧道施工当中非常关键的环节，在实际工作开展的过程中，会遇到很多的难题和问题，其中对于双层小导管注浆支护方式的应用，因为其优势特征非常突出，所以广泛应用在隧道软弱围岩支护作业中。本项目施工水牛家隧道，通过炭质板岩等软弱围岩时采用双层小导管超前支护，取得了不错的效果。该项施工方式的成本比较低，效率较高，并且稳定性非常强。所以，对于双层小导管注浆支护方式的应用，要在工程中不断累积经验，对其进行分析和探究，以便该项施工方式能够发挥出更好的支护效果。
　　参考文献：
　　[1]王超，刘勇.隧道软弱围岩中双层小导管超前支护的施工技术[J].中国新技术新产品，2019（08）：97-98.
　　[2]李晓斌.双层小导管超前支护在隧道进洞施工中的应用[J].科技创新与应用，2019（06）：157-158.
　　[3]高文韜.双层超前小导管在中短隧道单向出洞施工中的应用[J].城市道桥与防洪，2017（06）：223-224+257+26.
　　[4]李琳琳.隧道软弱围岩中双层小导管超前支护的施工技术[J].城市道桥与防洪，2017（05）：230-232+21.
　　[5]李文杰，郭永建.双层小导管超前支护在隧道软弱围岩中的应用[J].中国水运（下半月），2016，16（01）：232-233+199.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15193051.htm