隧道長管棚帷幕注漿處理大型充填富水溶腔施工技術(shù)

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1、隧道長管棚帷幕注漿處理大型充填富水溶腔施工技術(shù)〖摘要〗闡述了馬鹿箐隧道正洞出口長管棚帷幕注漿處理大型充填富水溶腔施工技術(shù)，并對注漿效果進(jìn)行了評價(jià)，總結(jié)了處理大型充填富水溶腔時(shí)的施工設(shè)計(jì)和施工工藝?！缄P(guān)鍵詞〗隧道長管棚帷幕注漿大型充填富水溶腔效果評價(jià)1工程概況鹿箐隧道Ⅰ線隧道長7879米，隧道左側(cè)30米設(shè)置平行導(dǎo)坑，并擴(kuò)建為Ⅱ線隧道。隧道內(nèi)為單面坡，坡度為15.3‰。隧道洞身通過廣泛分布的可溶巖地層，溶巖發(fā)育強(qiáng)烈，水文地質(zhì)條件，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。正常涌水量170254m3/d,最大涌水量為823961m3/d.2006年1月21日出口平導(dǎo)PDK255+978掌子面發(fā)生突水。為了保證

2、施工和運(yùn)營期間的安全，在隧道進(jìn)口位于平導(dǎo)左側(cè)20m設(shè)置泄水洞一座，全長4701m，。進(jìn)口工區(qū)在2008年4月11日發(fā)生突水。其后又多次發(fā)生突水，進(jìn)口突水跟降雨量聯(lián)系密切。1．21突水前，出口平導(dǎo)施作了11孔超前水平探孔，正洞施作了4孔超前水平探孔。4.11突水前，進(jìn)口泄水洞施作15孔泄水孔，平導(dǎo)施作12孔地質(zhì)探孔、50孔泄水孔，Ⅰ線正洞施作12孔地質(zhì)探孔及132孔帷幕注漿孔。根據(jù)以上探孔、設(shè)計(jì)院綜合物探資料、馬2孔鉆孔情況，分析得出溶腔基本情況是：溶腔縱向長17～47m（正洞DK255+928～＋975長47m、平導(dǎo)PDK255+960～＋985長25m、泄水洞XDK255＋

3、982.5～＋999長17m），橫向?qū)挻笥?5m，向下發(fā)育至隧底以下約50m，拱頂以上發(fā)育大于25m。溶腔內(nèi)的充填物性質(zhì)為淤泥質(zhì)黏土夾礫石，局部夾碎石、塊石。根據(jù)06年1月以來對多個(gè)水文觀測點(diǎn)位以及降雨情況長期觀測顯示：泄水前后馬2孔水位標(biāo)高由最大1130降至淤泥面1020以下，隧道內(nèi)最大靜水位壓力由1.6MPa降至接近0MPa。發(fā)生較大降雨后，進(jìn)口泄水洞水量增加，泄水洞出水量與降雨量比較吻合；在強(qiáng)降雨后，溶腔內(nèi)補(bǔ)給量很大，隧道出口會出現(xiàn)涌水，呈倒灌現(xiàn)象。2施工設(shè)計(jì)2.1注漿設(shè)計(jì)根據(jù)溶腔內(nèi)充填物質(zhì)情況，為保證施工安全和工程后期使用，通過理論計(jì)算和工程類比，出口對DK255+9

4、78～+955段采取全斷面5米加固圈帷幕注漿＋拱墻大管棚＋超前小導(dǎo)管預(yù)注漿的綜合超前支護(hù)方式加固溶腔體。注漿參數(shù)如表1所示.表一注漿參數(shù)表序號參數(shù)名稱正洞1加固范圍DK255+955~+976段隧道開挖輪廓線外5m范圍內(nèi)的溶腔充填物2擴(kuò)撒半徑（m）2m3前進(jìn)式注漿分段長（m）預(yù)設(shè)計(jì)3~5m（根據(jù)現(xiàn)場鉆孔情況適時(shí)調(diào)整分段長度）4注漿壓力（Mpa）2.0~4.05注漿速度（L/min）5~1006圍巖孔隙率（%）（1）破碎圍巖：5~8%（2）溶腔填充物：20~30%7漿液充填系數(shù)0.8以上8漿液損耗系數(shù)0.1~0.2在終孔設(shè)計(jì)時(shí)，為達(dá)到設(shè)計(jì)加固范圍內(nèi)溶腔體的加固要求，按照均勻布孔

5、的原則，在終孔掌子面共需布置帷幕注漿孔98個(gè)，數(shù)量相當(dāng)多，為了有效地減少鉆孔數(shù)量、提高注漿效果、方便現(xiàn)場施工和降低工程費(fèi)用，將設(shè)計(jì)的管棚孔部分兼用作注漿孔。在開孔位置設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到鉆孔注漿平臺的結(jié)構(gòu)和鉆機(jī)的性能，為了方便施工，同時(shí)使得每臺鉆機(jī)的工作量大致相同，防止管棚和注漿孔交叉，根據(jù)管棚孔和注漿孔的角度，將注漿孔大部分布置于管棚孔外圍，只在管棚內(nèi)布置少量水平注漿孔保證開挖斷面的加固?？紤]到鉆孔注漿平臺的結(jié)構(gòu)和鉆機(jī)的性能，開孔位置進(jìn)行現(xiàn)場布置。最終設(shè)計(jì)帷幕注漿孔77個(gè)，管棚兼注漿孔21個(gè)，共計(jì)98個(gè)。注漿孔開孔直徑133mm，終孔直徑93mm；孔口管采用Φ125mm鋼管，管長

6、2m，管棚導(dǎo)向管采用Φ150mm鋼管，管長2m。孔口管和導(dǎo)向管埋設(shè)牢固，并在管口焊接法蘭盤，方便止?jié){。2.2管棚設(shè)計(jì)通過管棚進(jìn)行注漿加固，一則增加管棚支護(hù)剛度，二則通過管棚注漿，加固管棚周圍淤泥質(zhì)粘土，形成連續(xù)密閉管棚喇叭桶形支護(hù)結(jié)構(gòu)，避免或減少施工期間淤泥和巖溶水通過管棚間隙涌入開挖空間形成危害。DK255+946～+978段拱墻設(shè)置超前長管棚預(yù)支護(hù)，管棚長32m，管棚外插角4°，鋼管采用Φ108（壁厚10mm）熱軋無縫鋼管，每根鋼管內(nèi)設(shè)3根通長的Φ16鋼筋，管棚施作完成后采用水泥漿全長封管；管棚孔環(huán)向間距0.3m。兼作注漿孔的管棚孔共21個(gè)，該部分孔注漿完畢后再施作管棚。

7、設(shè)計(jì)參數(shù)：①導(dǎo)管規(guī)格：外徑108mm，壁厚10mm，熱軋無縫鋼管；②管距：環(huán)向間距30cm；③傾角：外插角4°；④注漿材料：水泥單液漿和水泥－水玻璃雙液漿；⑤設(shè)置范圍：拱部及邊墻；⑥長度：32m（DK255+978～＋946）。⑦數(shù)量：共97根管棚.其中21根管棚孔位（間距150cm）同時(shí)用于分段前進(jìn)式帷幕注漿,其余孔位采用管棚安裝完畢后一次性全孔注漿。⑧鋼筋籠：鋼筋籠主筋采用3Φ16，采用Φ42鋼管（壁厚3.5mm）作固定環(huán)，固定環(huán)節(jié)長5cm，與鋼筋籠主筋焊接。鋼筋籠示意圖3施工組織3.1前期準(zhǔn)備工作