超淺埋偏壓段隧道地表注漿施工方案

鄧榮瑩

(中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，四川成都610031)

超淺埋偏壓段隧道地表注漿施工方案

鄧榮瑩

(中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，四川成都610031)

文章總結(jié)了公路隧道洞口淺埋偏壓段復(fù)雜地質(zhì)條件下地表注漿工藝技術(shù)，為類似工程施工提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。

高速公路隧道； 淺埋偏壓； 預(yù)支護(hù)； 地表注漿

1 工程概況

對(duì)于地形條件較為復(fù)雜諸如全風(fēng)化、超淺埋、地形偏壓段隧道施工時(shí)，《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》[1]和《隧道工程施工要點(diǎn)集》[2]均明確規(guī)定，在隧道開挖支護(hù)前，需進(jìn)行預(yù)支護(hù)，主動(dòng)改良加固土體，提高隧道上部圍巖的自穩(wěn)性，保證施工安全。其中最主要的措施手段是對(duì)地表進(jìn)行注漿加固，國(guó)內(nèi)部分學(xué)者對(duì)此做過(guò)一定的研究[3-4]。

瑞杭高速胭脂板隧道左線進(jìn)口ZK88+720～ZK88+740段地表為沖溝，雨季地表水豐富，旱季土體中含水量豐富，隧道在此處埋深淺，約在6～8 m，沖溝內(nèi)為沖積物，成分雜亂，穩(wěn)定性差，暗洞施工易造成“冒頂”；同時(shí)山體橫向高差較大，形成隧道左線偏壓段。胭脂板隧道進(jìn)口右線YK88+810～YK88+840段同樣為超淺埋地段，埋深5～10 m，地質(zhì)條件為全風(fēng)化花崗巖，在該段施工易引起坍塌?；诖朔N情況，采用對(duì)左線進(jìn)口ZK88+720～ZK88+740段、右線YK88+810～YK88+840超淺埋段進(jìn)行地表注漿加固處理。

2 地表注漿

2.1 地表注漿錨桿作用機(jī)理

地表錨桿一般采用全長(zhǎng)砂漿錨桿,錨桿與砂漿共同組成錨固體,即它的錨固作用是通過(guò)錨桿與砂漿之間、砂漿與巖土體之間的摩擦阻力來(lái)實(shí)現(xiàn)的,這可以從加固時(shí)的施工過(guò)程和施工完成后錨桿與砂漿共同發(fā)揮作用兩個(gè)階段來(lái)認(rèn)識(shí)。其中前者的主要功能在于提高巖土體的整體強(qiáng)度和剛度(C、φ值),后者的主要功能則在于增強(qiáng)巖土體的摩擦阻力τ和抑制巖土體的沉陷滑移,進(jìn)而達(dá)到減少山體壓力的效果。

在往錨桿孔中灌注砂漿時(shí),由于灌漿壓力,會(huì)使部分漿液以一定的擴(kuò)散半徑r順著巖土體的裂隙或孔隙滲透擴(kuò)散,當(dāng)錨桿孔間距布置合理時(shí),會(huì)使各孔的注漿擴(kuò)散范圍相互搭接,形成網(wǎng)狀膠質(zhì)結(jié)構(gòu)體(圖1),從而提高巖土體的強(qiáng)度和剛度,使巖土體的Rb、C、φ值有明顯提高。由此也可以認(rèn)為,為保證較為理想的加固效果,錨桿的布置間距Sr應(yīng)保證在注漿擴(kuò)散半徑范圍的兩倍之內(nèi)。

圖1 錨桿預(yù)加固效果平面示意

在隧道開挖過(guò)程中,錨桿通過(guò)砂漿對(duì)它的握裹力,以及砂漿與周圍孔壁的粘結(jié)力,使錨桿產(chǎn)生串掛固結(jié)作用,形成一個(gè)以錨桿為中心的加固區(qū),使得錨桿周圍巖土內(nèi)的抗剪強(qiáng)度大為提高; 另一方面,由于錨桿的彈性模量遠(yuǎn)比巖土體高,因而錨固體還可以約束巖土體內(nèi)由于剪切引起的剪漲作用,從而使巖土體與錨固體之間的摩阻力提高。正是由地表錨桿群組成的這種整體串掛固結(jié)效應(yīng),才有效地抑制和阻礙了地層的下沉滑移作用,使地層整體性和穩(wěn)定性得到加強(qiáng)。

2.2 注漿范圍

(1)縱向范圍。

胭脂板隧道左線ZK88+720～ZK88+740段、右線YK88+810～YK88+840段進(jìn)行地表注漿加固。

(2)橫向范圍。

通過(guò)對(duì)高性能水泥漿液擴(kuò)散性能進(jìn)行試驗(yàn)，最終確定橫向加固范圍在隧道最大開挖跨度的基礎(chǔ)上外擴(kuò)5 m。

2.3 地表注漿施工工藝

地表注漿工藝流程見圖2。

圖2 地表注漿工藝流程

(1)準(zhǔn)備工作。

根據(jù)確定的注漿范圍，進(jìn)行地面復(fù)測(cè)，確定各區(qū)域注漿管的施作長(zhǎng)度；確定最佳的水泥漿配比、注漿量及注漿壓力。

(2)注漿管制作。

用φ75×5 mm的塑料管加工成注漿管，長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量確定，頂部加工成錐形，尾部安裝止?jié){環(huán)，管身交錯(cuò)布φ8孔，梅花形布設(shè)，孔眼間距為30 cm且交錯(cuò)布置。

(3)鉆孔。

采用電力鉆孔機(jī)或風(fēng)鉆按設(shè)計(jì)位置進(jìn)行鉆孔，由測(cè)量人員定出孔位、孔深方可進(jìn)行施工。

(4)安裝注漿管。

采用人工錘擊或鉆機(jī)頂入的方法進(jìn)行安裝。注漿前先用塑料袋遮住頂部，防止鉆其他孔時(shí)石灰及小石頭進(jìn)入打好的孔，堵塞孔眼(圖3)。

圖3 注漿管安裝

(5)安裝錨桿。

將帶有定位筋的Φ22鋼筋人工插入注漿孔內(nèi)，完成錨桿安裝(圖4)。

圖4 錨桿安裝

(6)注漿。

采用單液注漿泵注射水泥漿。注漿漿液采用1∶1水泥漿。注漿壓力進(jìn)口段按規(guī)定達(dá)1.0～1.5 MPa，注漿壓力出口按規(guī)定達(dá)0.8～1.2 MPa，注漿過(guò)程中注漿壓力應(yīng)逐級(jí)緩慢提升，采用由

外圈孔向中心孔注漿順序，防止嚴(yán)重跑漿現(xiàn)象發(fā)生。

2.4 保證注漿效果措施

(1)有一定的注入量，與設(shè)計(jì)注漿量大致相近。

(2)注漿時(shí)壓力必須達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求標(biāo)準(zhǔn)。

(3)注漿前應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，以確定最終的注漿參數(shù)。

(4)隧道注漿段的注漿孔全部注完后，必須要進(jìn)行注漿效果檢查和評(píng)價(jià)，不合格這應(yīng)補(bǔ)孔注漿。

檢查方法如下：對(duì)注漿過(guò)程中的各種記錄資料綜合分析，注漿壓力和注漿量變化是否合理，是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求；設(shè)檢查孔，工作面預(yù)注漿每段設(shè)2～3個(gè)檢查孔；取巖芯，觀察漿液充填情況；檢查孔內(nèi)涌水量，一般情況下應(yīng)小于0.4 L/min，或在1.2～1.5 MPa壓力下，進(jìn)水量小于2 L/min。

(5) 檢查固結(jié)效果，由鉆芯取樣判斷。對(duì)注漿前后取樣巖芯進(jìn)行強(qiáng)度對(duì)比分析，檢驗(yàn)注漿加固效果。并配合風(fēng)鉆鉆速測(cè)試，檢查注漿范圍，固結(jié)不良或厚度不夠時(shí)，要補(bǔ)管注漿。

3 結(jié)束語(yǔ)

(1)超淺埋山嶺隧道施工洞口段時(shí)，當(dāng)埋深較淺，且地質(zhì)條件較差圍巖不能自穩(wěn)時(shí)，為保證進(jìn)洞安全，主要采用地表注漿預(yù)支護(hù)改良地層，增強(qiáng)巖層的自穩(wěn)能力。采用適合于該地質(zhì)條件的隧道開挖方法(如單雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、中隔壁法、交叉中隔壁法、環(huán)形開挖預(yù)留核心土法等)，并配合較強(qiáng)的初期支護(hù)和二次支護(hù)，達(dá)到安全施工的目的。

(2)進(jìn)行地表加固時(shí)，水泥漿漿液配合比、注漿量及注漿壓力是主要的控制要點(diǎn)，并應(yīng)對(duì)注漿效果進(jìn)行檢驗(yàn)。

(3)地表加固后進(jìn)行暗洞洞口段施工時(shí)，嚴(yán)格遵守新奧法施工 “少擾動(dòng)、早噴錨、勤量測(cè)、緊封閉” 原則，并配合嚴(yán)格的地表監(jiān)控量測(cè)，胭脂板隧道安全順利通過(guò)了洞口淺埋偏壓段。

[1] JTGF 60-2009 公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S]

[2] 關(guān)寶樹. 隧道工程施工要點(diǎn)集[M].北京:人民交通出版社，2003

[3] 嚴(yán)濤，魏星，吳坤. 隧道洞口淺埋偏壓段位移及力學(xué)行為分析[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2011,(4) : 83-85

[4] 楊帆. 隧道淺埋偏壓段地表回填注漿及開挖支護(hù)施工技術(shù)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2007,(5) : 74-76

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[定稿日期]2014-09-16