管棚預注漿超前支護在斜坡道施工中應用

方德求，漳立永，徐學志

（銅陵有色金屬集團銅冠礦山建設股份有限公司，安徽銅陵244000）

管棚預注漿超前支護在斜坡道施工中應用

方德求*，漳立永，徐學志

（銅陵有色金屬集團銅冠礦山建設股份有限公司，安徽銅陵244000）

KINSENDA銅礦恢復斜坡道工程入口段屬于強風化軟巖，巖石中富含飽和水，極其松軟，極易坍塌，施工初期采用短掘短砌的方法沒有成功，后采用管棚預注漿超前支護施工方法，實現了安全、快速、優質、高效施工，為以后類似圍巖斜坡道的施工積累了工程實際經驗。

斜坡道；管棚預注漿；超前支護；施工方法

1 工程概況

KINSENDA銅礦位于剛果金東南部的KATANGA省境內，距贊比亞邊境約5km，距Kasumbalesa鎮約25km。20世紀70年代，日本財團建立了KINSENDA銅礦，從事礦山的開采，1983～1987年，先后由加拿大公司、剛果金國有Sodimico公司，代表政府從事礦山的生產和管理，從1993年開始，整個礦山停產。2005年年底，Metorex公司獲得了礦山75%的所有權，之后著手恢復礦山的生產，本斜坡道工程為礦山恢復工程之一。

該斜坡道從地表塹溝起向下掘砌一條凈斷面為5m×5m、坡度為8°、長度約1240m的斜坡道，包括一段螺旋斜坡道、3個避難硐室以及若干裝載硐室、會車硐室等工程。斜坡道入口段圍巖極其風化，主要由長石高嶺土化形成的灰白色泥狀物、石英顆粒、黑云母碎屑及少量褐色礦物組成，未沙化的原巖殘余結構清晰，部分手可掰斷，大于2mm的顆粒物約占70%，粘性差，強度極差，遇水即軟化崩解，該段圍巖從工程鉆資料分析約100m。

2 施工方案

因斜坡道入口段圍巖穩定性極差，且施工時當地正處于雨季，通常的短掘短砌施工方法不能保證圍巖不出現大范圍垮塌，為確保施工安全，經過經濟、技術比較，確定采用管棚預注漿超前支護的施工方案，每段管棚長度為21m。

3 施工工藝

按設計圖紙施工護坡并采用錨網噴加固護坡，留防洪溝，形成斜坡道入口開挖工作面。

3.1 止漿墻施工

放斜坡道中心線，以此為基準澆筑止漿墻，止漿墻高度超斜坡道凈高2.5m，寬度超凈寬4.0m（左右各2m），墻腳厚度為1.2m，墻頂厚度為0.45m，墻基礎深500mm，墻砼標號為C20，墻與工作面之間采用毛石砼充填。

3.2 明斜坡道施工及孔口管埋設

明斜坡道為雙層鋼筋砼，主筋為?25mm，輔筋為?20mm，網格間距均為250mm，砼標號為C25，厚度為450mm，基礎為400mm，縱向長度為2m。明斜坡道施工采用在南非加工的成品鋼支架作為拱架，模板采用鋼模板，拱架之間用?22mm圓鋼連接，拱架間距100cm。用?150mm×6mm×2000mm的無縫鋼管作為孔口管，置于模板中，用槽鋼等作為支架，支起200mm，孔口管間距為400mm，孔口管安裝時頂部角度為7°，方向與斜坡道一致，兩幫徑向角與斜坡道角度一致，外向角為1°，然后將孔口管與槽鋼支架焊接固定，孔口管埋設位置與設計位置的上下、左右允許偏差為±5cm。明斜坡道預埋孔口管斷面見圖1。砼澆筑過程中應加強振搗，同時避免人員和振動棒在操作過程中擾動孔口管。

3.3 搭設鉆機平臺及操作平臺

平臺采用腳手架搭設，強度應滿足承受機具、材料、人員荷載要求，連接牢固、穩定，防止施鉆時出現不均勻的下沉、位移，影響鉆孔的質量。鉆機平臺高度以鉆機的可調控范圍以及鉆孔順序來確定，由于鉆機順序按高孔位向低孔位進行，平臺位置相應自上而下逐步降低，以滿足鉆孔需要，操作平臺高度以人員操作方便來確定。

3.4 鉆孔

（1）鉆孔采用MKQJ120/40型柱式潛孔鉆機，鉆頭采用?130mm的合金鋼鉆頭，為防止鉆進時鄰孔塌孔或竄孔，先鉆奇數孔，后鉆偶數孔。

（2）開孔時要低壓慢鉆，以便控制鉆孔方向，待成孔2m后逐步提高風壓和鉆進速度。如果遇到硬巖，應高壓低速鉆進，如果遇到軟巖，應降低風壓并控制鉆進速度，及時洗出巖粉巖屑，以免卡鉆。

（3）圍巖較好時可以一次成孔，若圍巖差出現嚴重卡鉆甚至塌孔時，應立即退鉆并封孔注漿，待漿液凝固后再重新開鉆。

（4）鉆孔時經常測量孔的角度，誤差控制在0.5°以內，發現誤差超限應及時糾正，至終孔仍然超限應封孔，原位重鉆。

（5）孔深應比管棚鋼管長1～2m，以便容納埋管時孔內堆積的巖屑，保證管棚管埋深能達到設計要求。

（6）認真填寫鉆孔記錄，除記錄鉆孔深度、方向角外，因及時分析每孔巖屑、出水和鉆進速率等要素，以達到超前探測圍巖的目的，從而指導斜坡道施工。

（7）孔鉆完后進行清孔。

3.5 管棚加工及安裝

3.5.1管棚加工

管棚在現場加工，材料采用?108mm×6mm無縫鋼管，節長為3m和6m二種規格，鋼管上交錯鉆?16mm的注漿孔，注漿孔間距15cm，梅花型布置，奇數孔第一節鋼管長3m，偶數孔第一節鋼管長6m，每孔第一節鋼管端頭加工成錐型，長為10cm，在距孔口1.1m內不鉆注漿孔，作為止漿段，管棚鋼管見圖2。

3.5.2 管棚安裝

首先用裝載機吊起第一節鋼管，人工進行對孔、推頂，如人工無法推頂鋼管進孔時，采用裝載機頂管，當第一節鋼管還剩1.5m左右，將第二節鋼管采用內套管方式與第一節鋼管焊接連接，焊接時必須確保二根管同軸心，連接結束后用門式架搭設臨時支撐點再用裝載機頂管，當第二節鋼管頂進還剩1.5m，再用上述方法將第三節鋼管與之相連接并頂管，以此類推，完成管棚管的接長和安裝，安裝結束后進行臨時封口，每鉆完一孔便安裝一根管棚且相鄰管棚鋼管接頭至少錯開1m。

3.6 注漿

3.6.1 注漿目的

通過注漿，在斜坡道開挖輪廓線外形成注漿加固圈，達到堵水和加固圍巖的目的，同時通過注漿提高圍巖自穩時間和強度，根據注漿效果指導下步開挖及支護措施。

3.6.2 注漿材料

采用PO32.5水泥，水泥漿水灰比控制在（0.5∶1）～（1∶1）之間，水玻璃的濃度為35～45Be，模數為M= 2.4～3.0。

3.6.3 注漿順序

注漿順序按由外到內，由下到上進行，即先注下部孔，后注上部孔，注漿過程中，進行隔孔注漿，每次隔一序孔，然后逐步趨近，后序孔作為前期孔的檢查孔。

3.6.4 制漿

在攪拌機開動的情況下，加入定量清水，然后按配合比加入原材料，連續攪拌3min后通過鋼絲網過濾進入蓄漿桶中，在蓄漿桶內進行二次攪拌后，供注漿使用，漿液必須在10min內注入孔內，不能存漿過多，影響注漿效果。 3.6.5 壓水試驗

在正式注漿前用3MPa的壓力壓水檢查，其目的是：檢查管路是否連接正常，是否耐壓，有無漏水現象，測定注漿壓力損失情況，確定注漿終壓，將巖層裂隙內的充填物擠壓至注漿范圍以外，增加注漿效果。

3.6.6 注漿

首先根據壓水試驗及圍巖的裂隙發育情況估算單孔注漿數量，然后用1臺2TGZ-60/210X注漿泵進行注漿，注漿壓力控制在0.5～2.0MPa。注漿時，先用水灰比0.5的漿液試注，當注漿正常后采用1∶1水灰比漿液注漿，如遇地下水發育、圍巖破碎可添加水泥漿液體積5%的水玻璃。注漿時要隨時觀察泵壓及注漿數量，以分析注漿是否正常，如單孔注漿量過大，仍達不到終壓的要求，可暫停該孔注漿，過4～6h用鉆機清孔后再繼續注漿，注漿時要嚴防堵管，影響注漿質量。

3.6.7 注漿結束標準

單孔注漿壓力逐步升高并穩定在設計終壓(2.0MPa)，進漿量下降至5L/min,繼續注漿10min即可停止注漿。

3.6.8 清洗

達到結束標準后，停止注漿，隨即卸下注漿設備、設施，并用清水清洗干凈。以保證下次注漿順利進行。

4 施工效果

KINSENDA銅礦恢復斜坡道工程，由于選擇的施工方案合理，編制的技術措施嚴謹適用，方便操作，各工序均得到有效控制，基本上實現了正規循環作業，從而在確保安全的前提下提高了工作效率。斜坡道入口段100m從2014年3月5日施工到5月10日結束，比業主要求工期提前了11d完成，同時工程質量達到了設計要求，獲得業主好評。

U455.49

B

1004-5716(2015)09-0165-03

2015-04-21

2015-04-27

方德求（1962-），男（漢族），安徽銅陵人，工程師，現從事井巷工程施工技術及管理工作。