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1、公路隧道 2 0 1 0年第 1 期 总第 6 9期 龙 洛隧道洞 口浅 埋坍方段地表 注浆加 固 邱 明 郑成 文 丁仰 继 中铁十局集 团有限公司青岛分公 司青岛市2 6 6 0 0 0 摘 要 隧道洞 口浅埋段施 特别是软弱围岩施丁一直是困扰隧道工程施工的一个重要问题 洞 口段浅埋软弱 围岩极易发生变形破坏甚至导致隧道上方地表塌坍陷灾害 龙洛隧道北洞 口浅埋段即因洞内坍塌导致隧道上方 地表塌坍灾害 为控制坍方和地表塌的发展 提高隧道周边围岩的自承载力 确保隧道施工的安全 施工采用地表 锚管注浆加 固方法进行洞 内坍方位置上方 土体 围岩加 固处理 取得较为理想 的效果 关键词 隧道浅埋坍
2、方段地表锚管注浆加固处理 l 刖舌 长期 以来 隧道洞 口浅埋段施T特别是软弱同 岩施工一直是 闲扰隧道 工程施 工的一个重要 问题 由于 洞 口段浅 埋 软 弱 围岩 极 易发 生 变 形 破 坏 严 重 者甚至导致隧道上方地 表塌 陷灾 害的发生 引发地 表生态环境问题 因此 必须对洞 口段 浅埋软弱围 岩进行加 同治理 确保洞 口段施 1 二 的安全 龙洛隧道北 口施T至离洞 口 3 1 m 时 掌子面因 左侧拱腰 出现涌水 致使隧道围岩土体软化 造成掌 子面坍方和隧道上方地 面塌坍 为控制同岩土体坍 方和地表塌陷的发展 提高隧道周边 围岩的 自承载 力 确保隧道施 r 的安全 施T采用
3、地表锚管注浆加 固方法对洞 内坍 方位置上方 土体 围岩 进行加 固处 理 取定较 为理想 的效果 既 为隧道施 工创造 了条 件 使施工顺利穿越坍方段 又避免了造成地表塌陷 灾害的进一步发展 2 工程概况及 坍方段 围岩体特征 2 1 工程概 况 龙洛隧道长 9 7 8 m 隧道最大埋深约 2 4 5 m 隧道 设计平 面 采用 直线 形 纵 向人 字 坡 南 0 8 北 0 7 0 7 隧道 区所处地貌为构造剥蚀低 山 丘陵 丘陵形 态浑圆 地形受构造作用和岩性控制 所在 山体地貌 主走 向为北东一南西 山丘两侧冲沟发育 山体较完 整 山体稳定 山顶第四纪覆盖层厚约 3 5 m 山脚 部位
4、覆盖层 厚度 1 0 2 0 m 风化 程度较大 植被茂 密 隧道北 口 V级围岩浅埋段设计长度 5 6 m 最浅 埋 深 6 3 m 左 右 最 大 埋 深 3 4 5 m 围岩 为 坡 积 土 体和全风化软塑性粘土 2 2 坍方段围岩体特征 2 0 0 9 年 2月 1日 北 口暗洞施工至离洞 口 3 1 m 处 掌子面因左侧拱腰出现涌流水 致使围岩土体软 化 造成掌子 面坍方 随后 隧道上方地表 出现坍 陷 坑 坍陷宽度 1 7 m 长度 2 0 m 平均坍 陷深度 5 m左 右 陷坑内出现 3 0 c m 左右宽的纵横裂缝 观察发现 坍体为坡积土体和全风化软塑性粘 土 遇水有膨胀特性
5、且含水量已达到饱和状态 3 地表锚管注 浆加 固施 工 针对坍方段围岩 软弱 坡积土体和全风化软塑 性粘土稳定性差 饱水和可注性差的特点 施工采用 地表锚管劈裂注浆加固的方法进行 采用高压浆液 强行挤压孔周 使全风化软塑性粘土劈裂成缝 浆液 充塞裂缝 凝结 从而对坡积土体和全风化软塑性粘 土起到了加固 提高其整体性 强度和围岩土体 自稳 能力的作用 3 1 地表注浆处理范围确定 为了更好地确保坍方段 隧道上方围岩土体的整 体性 强度 围岩土体 自稳能力 地表锚管注浆加 固 确定为整个地表塌 陷区 考虑到塌陷坑壁的稳定性 3 7 公路 隧道 2 0 1 0 年 第 1期 总第 6 9期 地表锚管
6、注浆加固范围外扩 5 m 3 2 地表注浆管及其布置 注浆管采用 8 9无缝钢管 并在无缝钢管上均 匀打设压浆孔 口部 3 m范围不打T L 注浆孔平面布置采用 1 2 0 c mX 1 2 0 c m梅花型布 置 注浆管加工长度根据实测洞顶覆盖层 平均覆 盖层厚度 1 0 5 m 厚度确定 拱部及拱腰处注浆管下 端打至隧道开挖轮廓线内 5 0 c m 隧道开挖轮廓线外 处注浆 管 打人 隧道 仰拱 下 5 0 c m 地表 出露 钢管 3 0 c m 图 1是地表锚管注浆管布置示意图 网 填 后地 表 隧道开挖界 限 i f 9丰 唧 注 浆 钢 花 管 隧道 中线 图 1 地表锚 管注浆管
7、布置示意图 3 3 地表注浆施工工艺 1 陷坑 回填 陷坑采用坡积土分层夯实回填至原地面 2 钻孔及安装注浆锚管 钻孔采用天水 一2 8 0液压潜孔钻机 钻孔位置 应满足设计要求 孔 口位置偏差不超过 5 c m 孑 L 底位 置偏差不超过孔深 的 1 钻孔应 清洗 干净 并作 好钻孔检查记录 钻进过程 中 如个别坍孔较严重不能成孔 该处 可以先不钻孔和安管 待其它位置孔位安装并注浆 完毕且浆液初凝后 再补钻剩余 的孑 L 钻孔结束后 及时清孔 塞紧孔 口 防止杂物堵 孔 致使钢管无法正常安装 注浆锚管分节安装 并采用套管焊接 安装时 采用铅丝 麻刀 木楔或编织袋等材料在注浆孔 口将 间隙堵塞
8、 3 配制浆液 注浆以劈裂注浆为主 渗透注浆为辅 首先对围岩土体裂缝及松散处进行渗透注浆 3 8 通过浆液与松散围岩土体凝结成具有一定强度的胶 结物 加强松散围岩土体颗料间胶结 防止颗料流失 造成松散围岩土体结构进一步破坏并止水 然后采 用劈裂注浆通过高压劈裂挤密效果 提高整体稳定 性 从现场情况来看 地表属于软弱松散体 注浆效 果要求主要对隧道拱顶以上进行填充 作为永久性 的加固体 应 以满注和高强度为前提 依据上述原因 注浆浆液采用水灰比为 0 8 1 水泥单液浆 主要参数如下 注浆速度 9 0 L mi n 注浆初压 0 5 1 O MP a 注浆 终 压 2 2 5 Mp a 在 补
9、注 时 调 整 到 3 0 M Pa 单孔注浆量 Q一兀 上 XH 7 c XR HX r Xa 式 中 r为钢管半径 H 为钻孔深度 R为浆液扩散半径 取 0 5 m 为地层孔 隙率 经 测试堆积体 为 1 0 1 5 取 刀 为 1 5 a为浆液有效充填率 取 0 9 为浆液损耗系数 取 1 1 5 4 注浆施工 在施工区域附近建立三区一带 分别为材料供 应区 浆液拌合区 系统压浆 区 运输供应带 注浆数量 Q 根据加固区需充填的地层孔隙数 量 刀 来确定 工程中常用充填率来估算和控制注浆 总量 Q一刀 a A 3 2 4 m 式中 A一被加固围岩的体积 A 2 0 0 0 m 被加固围岩
10、的孔隙率 叩 一1 5 一实践证实的充填率 a取 9 0 注浆时 应遵从从低处向高处注浆 从外向内注 浆的原则 尽量减少相邻注浆管串浆现象发生 注浆采用2 T G Z 2 0 0 1 5 0 型注浆泵进行 设专 人盯注压力表的变化 防止堵管和注浆管的脱管 内排孔注浆时应适当提高注浆压力 在达到预 计注浆量后 即可换管另注 邱 明等龙洛隧道洞 口浅埋坍 方段地表 注浆加 固 在未达 到设计注浆量而压力达到预定值时 进 行原 因分析 确定 已饱 和时 才能换管另注 浆液发 生窜管 从其它管 中冒出时 马上停 止注浆 并尽早 补注 出浆管 否则要补充钻孔 5 结束条件 注浆结束条件应根据注浆压力和单
11、孔注浆量两 个指标来判断确定 单孔结束条件 注浆压力达到设计终压 浆液注 入量已达到计算值的 8 O 以上 全段结束条件 所有注浆孔均 已符合单孑 L 结束 条件 无漏注 注浆结束后必须对 注浆效果进行检查 若 未达 到设计要求 应进行补孔注浆 6 施工注意事项 钻进过程卡钻时 应停止钻进 扫孔后再行钻 进 一般情况下 拱脚钻孔在 O 8 m长度范围钻孔 较容易 且不易 卡钻 8 m 以下钻孑 L 进 度极慢 并且 经常出现卡钻等问题 注浆过程 中 若压力 突然升 高 应停 止注浆 检查无误后 再行注浆 钻孔 钻孔位置要准确 施钻时钻机要尽量贴 近岩面 以保证开孔质量 换钻杆时要注意检查钻杆
12、是否弯曲 有无损伤 中心水孔是否畅通等 注浆时如遇串浆或跑浆 采用间隔注浆方式 注浆中 应密切关注注浆量和注浆压力是两个 关键参数 初始 阶段压力较低 注入量增大 正常 阶 段压力和注入量呈小 的波浪式起伏状态 但 比较平 稳 压密注满阶段注入量迅速递减 而压力迅速升高 应根据设计注浆量和压力 按照上述规律进行控制 注浆过程中应配专人进行监控 浆液 配比控制是 确保注浆质量 的关键 应在施 工现场配备计量仪器及设备 确保计量 的准确性 注浆通道通畅是 注浆顺利进行的前 提 应 随时 检查注浆通道的通畅性 接管封闭是否严密 牢固 注浆压力控制既是确保 注浆质量的关键 也是 终止注浆 的依据 应随
13、时关注注浆压力的变化 围岩及初期支护在注浆过程中及注浆结束后 的 变形在一定程度上反映注浆加 固效果 应密切监测 4 注浆加 固效果检测 1 注浆量校核 实际地表注浆总量为 3 4 6 m 与估算注浆总量 3 2 4 m 数量基本吻合 2 隧道 洞 内开挖 隧道掌子面开挖情况表 明 围岩土体缝 隙处注 浆饱满 3 地表下沉观测 随洞内围岩土体坍塌开始进行的地表下沉观测 结果表 明 地表下沉经历 了累计下沉量增加到稳定 的过程 即便在 2 0 0 9 年 4月 1日隧道施工顺利穿过 坍方段后 累积地表下沉量仍稳定在 2 2 mm 4 钻孔取芯 注浆结束后 会 同业主 监理及设计方进行 的现 场取芯抽检结果表明 土体缝隙处注浆饱满 岩芯采 取率较注浆前有较大的提高 综上所述 地表锚管注浆加 固隧道洞 内坍方段 浅埋软弱坡积土体和全风化软塑性粘 土效果 明显 达到了提高其整体性 强度和 围岩土体 自稳 能力 的 作用 5 结 论 实践证 明 采用地表锚管注浆加 固方法对洞 内 坍方位置上方土体 围岩进行加 固处理是成功的 注 浆加 固土体围岩控制了围岩土体坍方和地表塌陷的 发展 提高了坍方段围岩体 的自稳能力 确保 了隧道 施工的安全 达到了预期的 目的 3 9
