大管棚预注浆超前支护技术在风霜岭隧道洞口施工中的应用.

1、大管棚预注浆超前支护技术在风霜岭隧道洞口施工中的应用 杨斌（福建省漳州市漳龙高速公路有限公司，漳州市，36300）提要阐述了风霜岭隧道右洞进口堆积体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堆积体施工效果评价App licati on of Run-before P rotectio n by P re-gro un ted Big Tube CanopyTo Fen gshua ngli ng TunnelYang Bin（Zhan gzhou Municipal Zhanglong Exp ressway Co.Ltd

2、.,Zha ngzhou 363000,Ch ina ） Abstract： Elaborating the construction of pre-grounted big tube canopy in the pile-up body segme nt of Fen gshua ngli ng Tunn el. Through an alysis on the mon itored results,it sums up the functions of run-before p rotect ion tech no logy in p ass ing through weak rocks.

3、Key words： Tunnel， Run-before Protection, Pile-up body construction, Result evaluati on1工程简介漳龙高速公路漳州段风霜岭隧道全长 862.5m,隧道设计为双洞四车道，单洞净宽 9.75m，净高5m。右洞进口桩号 YK34+495，设计标高89.42m。隧道右洞进口段 位于浅埋地段，埋深1219m，为第四纪（Qc4）坡积层与强风化花岗闪长岩接触地带。表层为松散无粘性的砂状土，下伏强风化花岗闪长岩，岩石已风 化呈土状，夹杂部分角砾碎石，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，地表、地下水丰

4、富。2问题的提出及方案确定隧道施工自2002年12月初右隧准备进洞，随着表土清除，洞口开挖工作面形 成，时值南方雨季提前到来。长时间降雨造成围岩受浸泡富水饱和，地表泉水涌 出，造成洞口段围岩软化，仰坡地表多处产生裂缝，最大裂缝宽12cm，形成23cm错台。洞口开挖工作面发生坍塌，施工进洞困难。根据现场实际情况，结合其他隧道施工经验，认为较为合理的施工方法是采用大 管棚超前预注浆，先对洞口段堆积体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注浆机理由于堆积体结构松散破碎，本工程采用渗透注浆及压密注浆。3. 2施工参数选择3. 2. 1大管棚设计大管棚采用

5、© 108mm壁厚6mm的热轧无缝钢管，节长分别为 3 m、6m。管棚 环向间距拱部为30cm，墙部为50cm。外插角3°5 °有孔、无孔钢管交叉布 设。有孔钢管布设注浆完毕后再布设无孔钢管。有孔钢管上注浆孔孔径12mm，孔间距20cm，梅花型布置，尾部50cm范围内不钻孔作为止浆段。如图所示。3. 2. 2注浆参数设计(1) 注浆材料及配合比：注浆浆液采用水泥浆，水泥采用32.5 (R)普通硅酸盐 水泥，水泥浆液水灰比为0.8:11:1;(2) 注浆压力：2.03.0MPa;(3) 浆液扩散半径：不小于0.5m;(4) 单根钢管注浆量：Q=nX r2 X L+n

6、X R2X LXqXaXp式中：r为钢管半径，L为钢管总长度，考虑与钻机连接，取29m； R为浆液扩散半径，取0.5m； n为地层孔隙率，堆积体经测试 n为12%; a为浆液有效充填 率，取0.9; P为浆液损耗系数，取1.15。经计算，单根钢管注浆量Q=3.09 m3。4方案实施4. 1大管棚施工前准备工作4. 1. 1疏排地表水洞口仰坡稳定地层，增设环型截水沟一道，拦截地表水；建立枝状排水系统，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引排地下水为引排洞口段地下水，在适当位置钻设 2个© 20CM降水井，禾用深井潜水泵和 螺杆泵抽取地下水以疏干土体，降低

7、洞口周围地下水位。4. 1. 3施作套拱作为大管棚导向墙洞口前端采用4m长套拱(25#砼)作为大管棚导向墙。套拱在洞口衬砌外轮廓线以 外施作。套拱基础施打8m长© 108X 6mr钢管桩，管体用水泥浆灌满。3 套拱内埋设7榀U25型钢，U型钢与© 127X 4 mrif棚孔口套管焊成整体。孔口 套管沿拱圈环向布设间距、位置及方向应准确。4. 2管棚施工先施钻、安设及注浆所有有孔钢管，再施作无孔钢管。4. 2.1钻孔(1) 根据套拱中预埋的钢套管作为导向管进行钻孔。掌子面必须按要求先喷一 层素混凝土作为止浆墙，以确保掌子面在进行压力注浆时不出现漏浆、坍塌。(2) 钻孔前先检查

8、钻机机械状况是否正常；钻孔时根据情况确定是否加泥浆或 水泥浆钻进，当钻至砂层易塌孔时，应加泥浆护壁方可继续钻进；如不能成孔 时，可加套筒或将钻头直接焊接在钢管前端钻进。(3) 钻孔速度应保持匀速，特别是钻头遇到夹泥夹沙层时，应控制钻进速度， 避免发生夹钻现象。(4) 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3。5之间，并随时用测斜仪量测角度和钻进方向。4. 2.2安设管棚钻孔完成后及时安设管棚钢管，避免出现塌孔。15cm。钢管逐节顶入，采用丝扣连接，丝扣长 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

9、. 3管棚注浆4. 3. 1施工工艺4. 3. 2施工程序及方法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，据以施工。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。注浆压力达到2.5Mpa,并持压5min以上，可停止注浆，并及时封堵注浆口。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

10、况。4. 3. 3待有孔钢管已全部注浆完毕后，再进行无孔钢管的钻孔、安设。4. 3. 4注浆效果评定对注浆加固区进行钻孔取芯，观察注浆充填情况。在进行无孔钢管钻孔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0.4L/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堆积体段开挖该段洞身开挖采用双侧壁导坑法，开挖支护流程如图所示：VS几点说明：注浆小导管采用 © 50X5m无缝钢管，节长5m,钢管上注浆孔孔径 8mm,孔间距15 cm,梅花型布置，尾部40 cm范围内不钻孔作为止浆段，小导 管环向间距50 cm,纵向间距250 cm,外

11、插角15°洞身U25钢支撑纵向间距 30cm;侧导坑临时U25钢支撑纵向间距60cm；相邻两榀间的中隔壁 U型钢用环 向间距1米的25钢筋焊接以增强其整体性。6效果评价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积体段的净空收敛量测。在25m堆积体处理段埋设了 3条收敛基线，监测数据分析见表 1。从 量测情况看，埋设初期3条曲线收敛增长较慢，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。表1净空收敛监测变形分析 mm/d矍r;址慢増圧酚丹連嘩" 30 天）(JO-40 X 1(40 60 )YK34+SOO0. 221, 丁90, 04YK34+5060. 431. 570. 05YK34+5t5山751、03076总结及体会利用大管棚作为穿越堆积体段的超前支护，其成功之处在于：通过注浆将松散的 堆积体固结起来，利用大管棚支护