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隧道工程自进式锚杆施工技术研究

2018-10-11 11:29 来源:隧道工程论文 人参与在线咨询

摘要】五峰城市连接线隧道工程地质条件复杂,临近高压线塔,对于进口段Ⅴ类围岩段通过采取自进式锚杆施工,解决了隧道富水段容易塌方、冒顶等技术难题。

关键词】隧道工程;富水段;自进式锚杆;施工方案

1工程概况

五峰城市连接线工程杨家冲隧道位于五峰县渔洋关镇曹家坪村,路线为穿越东北至西南向山岭地带而建设,为分离式隧道,其中杨家冲左线隧道的设计里程桩号为LBZK1+195~LBZK1+988,长度为793m,进口段LBZK1+195~LBZK1+260为Ⅴ类围岩,长度65m。在进口段开挖支护至里程LBZK1+226.8时隧道拱顶右侧出现垮塌,将已安设完成的1榀钢拱架砸弯变形。洞身塌体股状有压地下水间歇式涌出,地表出现直径约2m的漏顶。项目部根据专家咨询会意见,组织实施了塌穴处理及LBZK1+228~LBZK1+260段部分地表钻孔注浆及探孔施工,由于该段地层主要为残坡积粉质粘土夹碎石土,富含地下水,注浆效果较差。在坍穴处理完成,洞内正在施工锚杆作业工作室时塌穴正前方发生二次坍塌,导致无法按照专家咨询意见进行洞内长管棚及地表注浆施工。最后根据多方论证采取自进式锚杆施工的方案,解决了隧道进口Ⅴ类围岩富水段施工难题,取得了比较好的效果。

2总体施工方案

对于杨家冲隧道LBZK1+226.8~LBZK1+260富水段采取了如下处理措施:(1)对上台阶掌子面进行封闭注浆加固,具体参数为采用42mm的注浆小导管,长度5m,1.2m×1.2m梅花形布置;(2)对掌子面后方LBZK1+224.8~LBZK1+226.8已施作初期支护2m的范围做锁口处理,具体参数为采用42mm的注浆小导管,长度5m,梅花形布置1.0m×1.0m;(3)LBZK1+226.8~LBZK1+260段隧道超前支护采用76mm自进式锚杆+42mm单层超前小导管。自进式锚杆长12m,环向间距0.4m,在拱顶范围布置37根,排距10m,前后排自进式锚杆的搭接长度2.0m,外插角5°;超前小导管长4m,排距1.0m,环向间距0.4m,在拱顶范围内布置39根,外插角45°(如图1所示)。自进式锚杆及超前小导管采用水灰比为1∶1的水泥浆注浆加固,适量掺入水玻璃调节终凝时间,注浆压力控制在0.5MPa~1.0MPa;(4)将LBZK1+226~LBZK1+260段初期支护钢支撑及系统锚杆纵向间距调整为50cm;(5)注浆加固完成后,采用超前探水钻孔,每次探水长度15m,开挖10m,保留5m开始下一次探水。

3自进式锚杆施工工艺

3.1施工工艺流程

施工准备→设备就位→安装自进式锚杆→开始钻进→锚杆到位→撤掉钻机→接通注浆→注浆达到设计要求→暗洞开挖→下一循环。

3.2主要施工方法

(1)施工准备:首先测量放出锚杆位置,同时指导钻机就位;(2)设备就位:根据自进式锚杆直径和长度,采用ZGYX420B型钻机钻进。依据每根自进式锚杆的中心线、高程及锚杆的角度,安装导轨及钻机;(3)安装锚杆及钻头:钻机定位完成后,将专用钻头和锚杆连接好,并连接好钻机上的风水管;(4)自进式锚杆钻进:为了确保锚杆的方向、坡度和精度,在进行钻进前,测量人员对锚杆位置进行放样,放样完成后,调整好钻机角度开始钻进;(5)锚杆接长:12m长的锚杆由4节3m长锚杆组成。在第一节3m锚杆钻到位后,使用迈式锚杆专用连接套连接第二节3m长锚杆,依次完成4节锚杆的安装,锚杆布置如图2所示;(6)撤掉钻机:锚杆钻进到位后,锁紧卡钎器,反转钻机,将锚杆从钻机连接套卸下,移开钻机。继续钻进安装下根锚杆;(7)注浆:采用1∶1水泥浆液加水玻璃(玻美度35)双液注浆,注浆压力0.5MPa~1MPa,终压2MPa。注浆顺序原则上按由低至高顺序灌注;遇有出水量较大的孔位时,则采用挤压注浆法由两侧向中间顺序灌注。

3.3施工要点及注意事项

(1)自进式锚杆施工前必须喷射10cm厚的混凝土封闭掌子面,保证注浆时浆液不向掌子面外流出;(2)自进式锚杆钻进时严格控制锚杆的点位、仰角、钻深,保证锚杆环向间距400mm,外插角5°,钻深12m;(3)锚杆钻进过程中,随时注意观察掌子面情况,如有出水现象,及时注浆,边注浆边钻进,以防突水事件发生;(4)保证锚杆间连接牢固,不得有管节脱落现象。保证锚杆间的搭接长度2m;(5)钻机工作平台搭设要牢固,锚杆钻进过程中加大仰角测量频度,如超出允许范围及时纠正,保证锚杆施工精度;(6)严格控制注浆工艺,根据地层情况及时调整浆液配比。

3.4超前小导管布置

超前小导管采用42×3.5mm钢花管,纵向间距1.0m,环向间距40cm,长度L=4m。沿工字钢环向设置39根,超前小导管角度控制在45°,前后排小导管呈梅花形布置,并保证注浆效果满足设计要求。

3.5暗洞掘进施工

暗洞开挖采用三台阶预留核心土环形法开挖,核心土纵向长度不小于5m。土体开挖采用人工配合机械的开挖方式。隧道施工按照“先治水、管超前、严注浆、短开挖、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测”的原则施工。改善隧道洞内作业环境,提高施工的机械化水平,尽可能减少洞内作业人员。每次开挖进尺为1榀钢架间距(50cm),初期支护及时跟进,减少掌子面及顶部开挖面长时间裸露,造成坍塌。上导台阶开挖掘进时,中台阶、下台阶、仰拱要及时同步跟进,封闭成环。中、下台阶施工采用左右半边跳槽开挖,边挖边支护,初期支护每段施做长度不得大于2m。控制施工台阶长度,上台阶与中台阶之间台阶长度控制在5m以内,中台阶与下台阶之间台阶长度控制在20m以内。下台阶初期支护施工完成后,应立即施做仰拱初支、仰拱混凝土及仰拱回填混凝土。

3.6施工过程重点解决的问题

3.6.1防止塌方工作

在自进式锚杆施工期间,由于施作时间长,施工扰动大,故防止掌子面滑移、坍塌非常重要,要及时封闭掌子面,做好顶部安全防护工作。

3.6.2加大注浆压力

在暗洞开挖时,围岩自稳能力相当重要,因此,在注浆过程中适当增加注浆压力,使水泥浆充分扩散,松散土体充分固结,保证暗洞施工安全。

3.6.3加强排水工作

松散坡积碎石土层遇水软化、易坍塌,掌子面及仰拱部位地下水要及时抽排,防止地下水浸泡基础,造成初支沉降、变形。

3.6.4加强安全防范工作

安全是一切工作的起点,在清渣、加固施工时洞内照明、安全防范措施应齐全,设专人观察初期支护的变形情况,保证人员安全。

3.6.5加强监控量测

在隧道施工中监控量测非常重要,在施工过程中及后半段暗洞开挖过程中加强洞内的监控量测工作,对该段区域的变形及时掌握,确保施工安全。

4结语

杨家冲隧道进口段位于坡积体上,临近高压线塔,地质条件复杂,在隧洞掘进过程中多次出现塌方、冒顶等安全问题,最后富水段Ⅴ类围岩段通过采取自进式锚杆施工,解决了富水段隧道容易塌方、冒顶等技术难题,取得了比较好的效果。

作者:杨其海 单位:中国葛洲坝集团第二工程有限公司

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