采用小导管注浆法处理隧道塌方施工方法.doc

1、1采用小导管注浆法处理隧道塌方施工方法摘要：洞口庙 1隧道进口里程为 DK54938，设计地质为第四系坡残积粉质粘土，上台阶开挖至 DK55+000 处时发生冒顶大塌方，塌方造成在 DK55+005 右侧山体形成长 10m宽 8m深 4m 的塌穴，塌方断面宽14.48m、高 7m，塌方段隧道埋深 1820m，浅埋偏压。本文结合甬台温铁路洞口庙 1隧道塌方处理，介绍了一种采用小导管注浆法处理隧道塌方的施工方法。从隧道收敛位移和拱顶下沉规律结果可知，超前小导管预注浆方法处理塌方区效果良好。此方法值得相关工程借鉴。 关键词：隧道塌方小导管注浆 中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号： 0 前言

2、 在浅埋、大跨隧道施工过程中由于各种原因造成隧道塌方，在不大量投入机械设备、劳力的情况下，采用超前密排小导管的施工方法可以快速、安全的通过塌方体。现以洞口庙 1#隧道塌方体处理为案例进行说明。 1 塌方情况简介 洞口庙 1隧道进口里程为 DK54938，设计地质为第四系坡残积粉质粘土，褐黄色，硬塑，厚 23m，侏罗系上统 C-1 亚段凝灰质砂岩，灰黄色，弱风化，节理裂隙发育，岩体破碎。地下水不发育。开挖揭示为2全风化强风化凝灰质砂岩，节理裂隙发育，宽 58mm，其间充填泥质物，岩体破碎，整体性很差，基岩裂隙水较发育。2006 年 5 月 20 日上台阶开挖至 DK55+000 处时发生冒顶大塌

3、方，隧道上台阶初期支护全部垮塌，塌体充满整个隧道断面，塌渣体积约为 1200 方，塌渣呈灰黄色粉砂状。塌方造成在 DK55+005 右侧山体形成长 10m宽 8m深 4m 的塌穴，塌方断面宽 14.48m、高 7m，塌方段隧道埋深 1820m，浅埋偏压。 2 处理方案 隧道出现塌方后项目部立即召开方案研讨会，依据现场地质、机械设备、工期要求决定采用小导管注浆后开挖的施工方法。小导管注浆加固开挖轮廓线外围岩形成类似于“水泥拱”的围岩固结圈，并加强锁脚注浆导管；开挖采用 CD 法开挖，开挖后立即施作型钢拱架以及锚喷支护体系；施工建立科学的量测体系，监测初期支护的变形、并判断初支结构的稳定性和安全性

4、、及时反馈指导施工。 3 施工工序 小导管注浆法的施工工序为：搭设小导管作业平台定位拱架加工及位置放样安装定位拱架打入超前小导管导管注浆围岩开挖架立拱架喷射混凝土打设周边注浆导管及锁脚锚管下一循环导管施工。 4 具体施工方法及步骤 4.1 塌方体地表封闭 对塌方体地表进行封闭，喷射厚 15cm 的 C25 混凝土封闭塌体暴露面，同时在塌穴四周做好排水措施，防止雨水聚积下渗增加塌方体处理难度。34.2 稳定塌方体 此次隧道塌方为隧道冒顶大塌方，为避免坍方引起的围岩扰动因暴露时间过长而引起更大的坍方，采取喷射 15cm 厚的 C25 纤维混凝土封闭塌方体，稳定塌方体再进行小导管施工的施工方法。 4

5、.3 选择施工参数 (1) 管长与管径：本工程塌方地段，围岩极为松散，隧道又是浅埋偏压，注浆小导管采用管长 6m、42mm 的热轧无缝钢管加工制成； (2) 小导管的构造：小导管前部钻注浆孔。孔径 10mm，孔间距15cm，呈梅花形布置。前端加工成锥形，尾部长度 100cm，作为不钻孔的止浆段（参见图 1 小导管构造示意图） ； 图 1 小导管构造示意图 (3) 小导管的布设：采用双排管布设，管与管之间环向间距 30cm，内外层导管间距 30cm，内侧导管外插角为 510、外层导管外插角1520，起扩大浆液加固圈的作用。小导管纵向搭接长度不小于200cm，最后一排内层导管超过塌方体 34m（参

6、见图 2 小导管布设示意图） ； 图 2 小导管布设示意图 4(4) 小导管注浆参数：压注水泥砂浆，其水灰比为 0.51.0，逐步由稀变稠。为缩短掘进时间，注浆液采用早强水泥，掺适量的减水剂； (5) 考虑到有少量的裂隙水压，注浆压力选定为 0.71.0MPa。注浆完成的孔口立即堵塞，防止浆液外流。 4.4 小导管的安装 首先进行施工放样，在打孔的位置上作出标记，钻孔时应准确掌握钻进的倾角。完成钻孔作业后及时清孔，然后将小导管延钻孔打入。 4.5 穿越塌方段 开挖采用 CD 法开挖，CD 法施工工序如下（参照图 3 中隔壁（CD）法施工工序横断面）： 4.5.1(1)利用上一循环架立的钢架施作

7、隧道及中隔壁超前支护。(2)弱爆破开挖部。(3)施作部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm 厚混凝土，架设 I18 钢架及 I18 临时钢架，并设锁脚锚杆。(4)导坑底部喷 10cm 厚混凝土,施作部临时仰拱。(5)钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。 4.5.2(1)弱爆破开挖部。(2)导坑周边部分初喷 4cm 厚混凝土。(3)接 I18 钢架及 I18 临时钢架，并设锁脚锚杆。(4)导坑底部喷 10cm 厚混凝土,施作部临时仰拱。(5)钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。4.5.3(1)在滞后于部一段距离后，弱爆破开挖部。(2)隧底周边部分初喷 4cm 厚混凝土。(3)接 I18 钢

8、架及 I18 临时钢架。(4)钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。 54.5.4(1)利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护。(2)开挖部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同 4.5.1。 4.5.5 开挖部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同 4.5.2。 4.5.6 (1)在滞后于部一段距离后，弱爆破开挖部。(2)隧底周边部分初喷 4cm 厚混凝土。(3)安设 I18 钢架使钢架封闭成环。(4)钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。 4.5.7 逐段拆除靠近已完成二次衬砌 68m 范围内中隔壁底部钢架单元。 4.5.8 浇筑 部仰拱及隧底填充（仰拱及隧底填充应分次施作

9、） ，接中隔壁底部 I18 临时钢架托换单元，使得钢架底支撑于隧底填充顶面。随着注浆小导管的完成，拱部上半断面分左右两侧先后开挖，每循环进尺 0.51m。喷射混凝土保护层 35cm，铺设 8mm、间距20cm20cm 钢筋网片，每 0.5m 架立一榀 I20a 工字钢架，安设 22mm、环向间距 1m 纵向连接筋，并与上循环伸出钢筋焊接牢固，预留下次焊接接头、清扫喷射面，复喷混凝土，使喷射混凝土总厚达到 28cm，完全覆盖工字钢架，保证 3cm 的保护层。拱部开挖、支护后，在拱脚以上30cm、60cm 紧挨工字钢架处分别安设 42mm 锁脚锚管，其参数为：纵向间距 50cm、长 4m，与工字钢

10、架焊接牢固。 图 3 中隔壁（CD）法施工工序横断面 5 处理效果 65.1 施工速度快 洞口庙 1隧道于 2006 年 5 月 20 日发生塌方，2006 年 6 月 10 日完全穿越塌方体，恢复正常施工。若采用传统 的施工方法，将耗时 3040天。 5.2 施工安全可靠 在洞口庙 1隧道的塌方处理过程中，未发生再次坍塌，一次处理成功。注浆效果很好，能将塌方体加固得非常结实。开挖长度控制在 1m 内，有利于隧道稳定。 5.3 节省资金 处理洞口庙 1隧道塌方仅用资金 15 万元。若采用传统的方法，处理洞口庙 1隧道塌方需资金约 45 万元，节省资金 30 万元。 6 施工注意事项 (1) 开

11、挖时沿着小导管下面掏除虚渣。掏渣时如有较细的石块从小导管的缝隙往下掉，可采用木板或石棉板填塞缝隙，阻止漏渣。掏渣要采用短进尺的方法。当满足立一榀拱架的进尺后便立即架立拱架。 (2) 超前小导管纵向必须有足够的搭接并与拱架牢固焊接成一体，确保超前支护的整体稳定性和安全性。 (3) 超前小导管施工时用导向架检查小导管推进方向控制每环小导管的外插角使之大致相等不能在同一断面偏差大于 5 度。当个别导管侵入轮廓线时采用氧气乙炔割除，当出现连续三根及以上导管侵入断面时，不能为达到钢架架立轮廓线而选择割除导管，这样会造成极大的施工安全隐患。遇到这种情况应选择“步步为营”的施工理念。宁可多增7加一榀渐变钢架

12、也不可放弃小导管的超前支护。 (4) 加强监控量测，监测初期支护的变形、并判断初支结构的稳定性和安全性、及时反馈指导后续施工。 7 结束语 使用超前注浆小导管在处理软岩大跨隧道塌方，技术简单、实用，有一定的安全保障。在对洞口庙 1隧道塌方的处理过程中，获得了以下几点经验教训： (1) 软岩大跨隧道施工必须树立“步步为营”的施工理念，初期支护必须施工到位。 (2) 用超前小导管处理隧道塌方有施工方法简单快捷的特点，小导管注浆对改良塌方体松散围岩起关键作用。 (3) 处理塌方宜预留较大的预留变形量，并根据监控量测结果进行调整。 参考文献 1 关宝树隧道工程设计要点集M北京：人民交通出版社，2003； 2 李晓红隧道新奥法及其监控量测技术M北京：中国科学出版社，2002。