談隧道花崗巖段富水?dāng)鄬邮┕し椒?/h1>
2017-04-07 08:28:11耿巒峰
山西建筑 2017年6期
耿 巒 峰
(中鐵隧道集團(tuán)一處有限公司工程部，重慶 401123)
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談隧道花崗巖段富水?dāng)鄬邮┕し椒?/p>
耿 巒 峰
(中鐵隧道集團(tuán)一處有限公司工程部，重慶 401123)
結(jié)合工程實(shí)例，從排水、超前預(yù)注漿、大管棚超前支護(hù)、雙側(cè)壁超前導(dǎo)洞開(kāi)挖等方面，闡述了隧道花崗巖段富水?dāng)鄬拥氖┕し椒ǎ⒔榻B了施工中的監(jiān)測(cè)與應(yīng)急措施，旨在確保隧道施工的安全性。
隧道，花崗巖，超前支護(hù)，應(yīng)急措施
在某高速公路三車道大跨隧道花崗巖地層施工過(guò)程中，遇到一富水?dāng)鄬樱瑪鄬雍穸燃s9 m，與隧道軸線呈30°夾角，斷層內(nèi)為全風(fēng)化砂層，處于飽水狀態(tài)。如果施工方法選擇不正確、施工措施不到位極可能發(fā)生突泥涌水危險(xiǎn)。
1 臨時(shí)排水及永久排水
為降低斷層內(nèi)含水量，采用泄水孔結(jié)合井點(diǎn)降水方法。在距已施工仰拱部位設(shè)置40 m深井點(diǎn)降水，在隧道兩側(cè)各設(shè)置4個(gè)水平的泄水孔，為防止泥沙流出，泄水孔應(yīng)采用土工布進(jìn)行包裹，同時(shí)設(shè)置4個(gè)角度向下30°的降水孔，采用水泵進(jìn)行抽水，泄水孔和降水孔深度均進(jìn)入斷層帶，其中部分泄水孔采用跟管或分段前進(jìn)式注漿方式穿過(guò)斷層，以排出斷層接觸帶地下水。開(kāi)挖過(guò)程中對(duì)圍巖滲水在初支背后設(shè)置彈簧盲管引入臨時(shí)排水溝內(nèi)，排水溝應(yīng)距拱腳1 m，嚴(yán)禁拱腳被水浸泡。
為防止掌子面積水浸泡拱腳，對(duì)中臺(tái)階及未施作仰拱段的下臺(tái)階的臨時(shí)排水溝及側(cè)溝中淤泥采用人工進(jìn)行清除。
待斷層通過(guò)后，各泄水孔均安裝彈簧盲管，在防水板背后增設(shè)環(huán)向盲管，將水引入隧道兩側(cè)排水管。
2 超前預(yù)注漿
由于斷層圍巖為飽水狀態(tài)下砂土狀全風(fēng)化花崗巖，僅靠強(qiáng)支護(hù)及降水措施難以保證掘進(jìn)施工安全，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際資源配置情況，對(duì)斷層上部洞身及開(kāi)挖輪廓線5 m范圍內(nèi)全風(fēng)化花崗巖圍巖采用局部注漿固結(jié)以對(duì)其物理性能進(jìn)行改良，確保后期掘進(jìn)施工的安全。
注漿孔采用φ130 mm鉆頭組織鉆孔施工，孔口管鉆孔深度為3 m,鉆孔清孔后安裝孔口管，規(guī)格為φ127×5 mm、長(zhǎng)度3 m。孔口管安裝前先將孔口管前端采用麻絲纏緊加固，并用速凝水泥漿進(jìn)行封閉。安裝時(shí)使用鉆機(jī)將孔口管頂入鉆孔內(nèi)。麻絲和速凝水泥漿應(yīng)確保填滿孔口壁與孔洞間隙部分。孔口管安裝時(shí)預(yù)留20 cm～30 cm外露掌子面，孔口管前端需焊接法蘭盤或抱箍式接頭防止續(xù)孔過(guò)程中泥沙涌出。為防止孔口管由于安裝原因造成注漿期間發(fā)生意外，孔口管安裝完畢后應(yīng)采用不小于φ16的鋼筋與其他孔口管焊接成整體，確保施工安全。
因圍巖裂隙等原因，注漿期間可采用分段前進(jìn)式注漿平行推進(jìn)方法進(jìn)行施工，分段長(zhǎng)度控制在1 m～3 m。分段前進(jìn)式注漿是從工作面鉆孔至含水層，每鉆進(jìn)1 m～3 m，注一段漿，反復(fù)交替進(jìn)行，直至孔底。
鉆孔完畢并清孔后采用水灰比為1∶1雙液漿進(jìn)行注漿,雙液漿中水泥漿與水玻璃體積比為1∶(0.5～1)(以試驗(yàn)為準(zhǔn)，漿液凝結(jié)時(shí)間為15 min～20 min)。漿液配合比根據(jù)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行調(diào)整。注漿效果差時(shí)可適當(dāng)調(diào)整為超細(xì)水泥—水玻璃雙液漿。水玻璃濃度為35Be′，模數(shù)2.4。注漿壓力為3.0 MPa～4 MPa。當(dāng)注漿壓力達(dá)到4 MPa并穩(wěn)定10 min或進(jìn)漿速度為開(kāi)始進(jìn)漿速度的1/4時(shí)可停止注漿。注漿結(jié)束時(shí)，應(yīng)立即把吸漿龍頭移至清水桶內(nèi)，同時(shí)關(guān)閉進(jìn)漿閥門、打開(kāi)泄壓閥門，洗泵直至泄壓閥排出清水為止，方可停泵。全部注漿結(jié)束完成后，拆開(kāi)注漿泵閥室及上下閥蓋，拆下缸蓋及注漿缸，清理干凈水泥等污物，然后涂上防銹油，組裝好以備下次使用。
注漿孔由外向內(nèi)分層施作，待所有注漿孔施工完畢后，按鉆孔數(shù)量10%施作檢查孔以便檢查注漿效果是否合格。檢查孔孔深與各續(xù)孔孔深相同，注漿合格條件為檢查孔鉆孔過(guò)程中無(wú)涌泥、涌砂及不塌孔現(xiàn)象。注漿不合格時(shí)應(yīng)補(bǔ)充注漿。檢查孔施工完畢后應(yīng)進(jìn)行注漿填充。
3 大管棚超前支護(hù)
3.1 支護(hù)參數(shù)
大管棚布設(shè)范圍為隧道拱部及邊墻，管棚鋼管直徑133 mm，每根長(zhǎng)度為L(zhǎng)=30 m，沿隧道開(kāi)挖輪廓環(huán)向布置，間距30 cm,共47根。
3.2 施工工藝
管棚采用液壓坑道鉆機(jī)成孔，鉆頭直徑與鋼管直徑相匹配。鉆桿與隧道開(kāi)挖輪廓面縱向夾角為3°～5°，采用地質(zhì)羅盤儀進(jìn)行開(kāi)孔時(shí)鉆桿的定位與控制。
鉆孔前，首先對(duì)每個(gè)孔按照一定規(guī)律進(jìn)行編號(hào)，采用坐標(biāo)法測(cè)設(shè)出孔口位置。
為保證管棚注漿時(shí)孔口不漏漿，并保證鉆進(jìn)時(shí)的方向性，每個(gè)孔位首先施工孔口管。孔口管規(guī)格：φ150×5 mm鋼管，長(zhǎng)3 m。采用φ150 mm鉆頭鉆進(jìn)成孔，鉆孔深度3 m,清孔后安裝孔口鋼管。孔口管外露掌子面20 cm～30 cm，孔口管尾端焊接法蘭盤。安裝前先將孔口管前端采用麻絲纏緊，并用速凝水泥砂漿進(jìn)行包裹。然后采用鉆機(jī)將鋼管頂入鉆孔內(nèi)。檢查孔口鋼管的外插角滿足要求后，將孔口管壁與孔洞間的間隙采用麻絲和速凝水泥漿填滿。
管棚鉆孔時(shí)由高孔位向低孔位隔孔施鉆，開(kāi)鉆時(shí)應(yīng)低速低壓；當(dāng)孔內(nèi)出水量變大，或出現(xiàn)孔壁坍塌、縮徑等成孔困難時(shí)，立即停止鉆進(jìn)，分析原因并進(jìn)行注漿處理，圍巖固結(jié)、具有一定自穩(wěn)能力后再繼續(xù)鉆進(jìn)，直至終孔。
鉆進(jìn)過(guò)程需保證成孔角度、方向滿足設(shè)計(jì)要求，經(jīng)常采用羅盤儀監(jiān)測(cè)鉆桿的偏斜度，發(fā)現(xiàn)誤差超過(guò)要求時(shí)應(yīng)立即糾正。
當(dāng)鉆至設(shè)計(jì)孔深時(shí)，須立即清孔、進(jìn)行管棚安裝施工，管棚采用φ133×6 mm熱軋無(wú)縫鋼管，管節(jié)加工長(zhǎng)度分兩種(即3 m，6 m)，以避免同一斷面接頭數(shù)量不超過(guò)50%；管棚前端錐形長(zhǎng)為10 cm，管棚尾部焊φ10 mm加強(qiáng)箍，管節(jié)段之間采用15 cm長(zhǎng)的絲扣連接；管棚鋼管采用鉆機(jī)逐節(jié)頂入孔內(nèi)，絲扣連接后進(jìn)行下一節(jié)管棚頂進(jìn)。
每個(gè)孔的鋼管事先進(jìn)行配管和編號(hào)，保證同一斷面相鄰管棚鋼管接頭前后錯(cuò)開(kāi)1 m以上。
管棚注漿采用水泥—水玻璃雙液漿注漿,水泥漿液與水玻璃體積比為1∶(0.5～1)。水泥漿水灰比為1∶1，水玻璃濃度為35Be′，模數(shù)2.4。雙液漿凝結(jié)時(shí)間15 min～20 min，初始注漿壓力為0.5 MPa～1.0 MPa，終壓2.0 MPa。當(dāng)排氣孔流出的漿液與注入的漿液外觀一致后，關(guān)閉排氣孔，繼續(xù)向管棚內(nèi)壓注漿液，注漿壓力達(dá)到2.0 MPa后穩(wěn)定2 min即可停止注漿。如注漿量超限，仍沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)的壓力要求，調(diào)整漿液濃度及凝結(jié)時(shí)間繼續(xù)注漿，持壓2 min后可停止注漿。施工過(guò)程中，為了防止相鄰的管棚之間出現(xiàn)串漿現(xiàn)象，每鉆完一個(gè)孔，隨即安設(shè)該孔的鋼管并注漿，然后施工下一個(gè)孔的管棚。
注漿過(guò)程中如采用雙液漿不能滿足注漿要求時(shí)，可采用超細(xì)水泥拌制的單液漿進(jìn)行補(bǔ)充注漿。需控制超細(xì)水泥漿攪拌時(shí)間，一般不宜超過(guò)20 min；為避免漿液凝固堵塞注漿管路，攪拌好的超細(xì)水泥漿須在30 min內(nèi)加注完成。需要特別注意的是，如使用硫鋁酸鹽水泥漿進(jìn)行注漿時(shí)，則不能和水玻璃進(jìn)行混合使用。
4 雙側(cè)壁超前導(dǎo)洞開(kāi)挖
為確保施工安全，同時(shí)檢驗(yàn)注漿質(zhì)量及起到排水減壓作用，采用雙側(cè)壁導(dǎo)洞上臺(tái)階導(dǎo)洞先行，上臺(tái)階導(dǎo)洞通過(guò)斷層后再進(jìn)行中、下臺(tái)階及中間土體的開(kāi)挖。先行導(dǎo)洞斷面控制在3 m寬，2 m高，每循環(huán)進(jìn)尺不大于0.5 m。開(kāi)挖前使用風(fēng)鉆在掌子面鉆3個(gè)超前探孔，探孔深5 m，呈三角形布置。開(kāi)挖盡量采用風(fēng)鎬、洋鎬、鐵鍬等工具無(wú)爆破開(kāi)挖，當(dāng)有孤石或局部圍巖較硬時(shí)，采用松動(dòng)爆破開(kāi)挖，開(kāi)挖時(shí)可采用自下而上環(huán)形開(kāi)挖，觀察圍巖穩(wěn)定情況，當(dāng)不穩(wěn)定時(shí)立即噴混凝土封閉，當(dāng)圍巖暫時(shí)穩(wěn)定時(shí)可待全環(huán)開(kāi)挖完成后再進(jìn)行初噴封閉，初噴厚度不小于5 cm。初噴后按設(shè)計(jì)進(jìn)行拱架、網(wǎng)、噴支護(hù)。
由于凈空斷面小，設(shè)計(jì)系統(tǒng)錨桿暫時(shí)無(wú)法施工，在拱架安裝及噴混凝土完畢后先用風(fēng)鉆鉆孔安裝0.5 m～1 m長(zhǎng)的鋼花管，間距按100 cm×50 cm梅花形布置，對(duì)噴混凝土背后進(jìn)行填充和淺層注漿加固，待下臺(tái)階施工后再進(jìn)行系統(tǒng)錨桿施工。
5 監(jiān)控量測(cè)
開(kāi)挖過(guò)程中須加強(qiáng)洞內(nèi)監(jiān)控量測(cè)。監(jiān)控量測(cè)樁按5 m一個(gè)斷面進(jìn)行布樁。雙側(cè)壁導(dǎo)洞上臺(tái)階應(yīng)在導(dǎo)洞拱頂及兩側(cè)邊墻分別布設(shè)量測(cè)點(diǎn)，下臺(tái)階施工后在同一斷面再在兩側(cè)增設(shè)量測(cè)點(diǎn)。量測(cè)點(diǎn)須在同一斷面里程范圍內(nèi)。洞內(nèi)監(jiān)控量測(cè)頻率每天3次。及時(shí)規(guī)范監(jiān)控量測(cè)內(nèi)業(yè)資料并整理上報(bào)，實(shí)行分級(jí)管理(見(jiàn)表1)。
表1 變形管理等級(jí) mm
根據(jù)位移變化速率判斷(見(jiàn)表2)。
表2 速率判斷等級(jí) mm/d
若發(fā)現(xiàn)量測(cè)管理等級(jí)為Ⅱ級(jí)時(shí)應(yīng)及時(shí)向現(xiàn)場(chǎng)值班領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)，進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，當(dāng)管理等級(jí)為Ⅰ級(jí)時(shí)，立即向現(xiàn)場(chǎng)值班領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)，并由值班安全人員或值班領(lǐng)導(dǎo)組織人員及機(jī)械撤離到安全區(qū)域。
對(duì)初支進(jìn)行觀察，查看是否有裂縫、噴混凝土掉塊等現(xiàn)象，當(dāng)發(fā)現(xiàn)裂縫及噴混凝土掉塊時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的措施進(jìn)行加強(qiáng)。
6 應(yīng)急措施
1)開(kāi)挖前現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)準(zhǔn)備好稻草、碎石袋、砂袋、方木等應(yīng)急物資，砂袋及碎石袋各200袋，存放地點(diǎn)應(yīng)距開(kāi)挖面不大于20 m且不影響通道方便取用的地方；開(kāi)挖前應(yīng)做好噴漿準(zhǔn)備工作(噴漿人員到位、噴漿料到位、噴漿機(jī)到位且已連接等)，隨時(shí)可以進(jìn)行噴漿作業(yè)。單個(gè)工作面開(kāi)挖前應(yīng)準(zhǔn)備不少于2 m3噴漿料。
2)施工現(xiàn)場(chǎng)需制定突發(fā)事故應(yīng)急預(yù)案，所涉及到的搶險(xiǎn)物資機(jī)具設(shè)備如下：裝載機(jī)、搶險(xiǎn)車輛、拱架、醫(yī)用藥品、擔(dān)架、碎石袋、砂袋、噴漿料、大型鋼模板、成品工字鋼、超前小導(dǎo)管、注漿設(shè)備、注漿材料、抽水機(jī)、水鞋、雨具、強(qiáng)光手電等。
3)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)放置逃生管，逃生管口距開(kāi)挖面不超過(guò)5 m并緊跟掌子面推進(jìn)。逃生管內(nèi)應(yīng)設(shè)緊急物資包以備應(yīng)急使用。
4)在雙側(cè)壁導(dǎo)坑開(kāi)挖過(guò)程中，若工作面臨時(shí)暴露圍巖出現(xiàn)涌砂現(xiàn)象時(shí)，噴混凝土封閉及回填反壓效果不明顯時(shí)，或通過(guò)監(jiān)控量測(cè)顯示，洞身量測(cè)數(shù)據(jù)突變時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)人員應(yīng)立即組織作業(yè)班組施工人員及施工機(jī)械設(shè)備及時(shí)撤離到安全區(qū)域外。如機(jī)械設(shè)備無(wú)法撤離時(shí)應(yīng)不予考慮，確保人員安全為重中之重。
5)嚴(yán)格控制進(jìn)入工作面施工人數(shù)，待工作面穩(wěn)定后采用石質(zhì)洞渣對(duì)工作面進(jìn)行回填反壓并施作止?jié){墻進(jìn)行帷幕注漿施工。施工過(guò)程中由安全員進(jìn)行旁站巡視施工中是否存在安全風(fēng)險(xiǎn)，若有安全風(fēng)險(xiǎn)時(shí)應(yīng)立即組織搶險(xiǎn)人員及設(shè)備撤離到安全區(qū)域外，并在安全區(qū)域外拉設(shè)警戒線設(shè)專人看守。
7 結(jié)語(yǔ)
花崗巖富水?dāng)鄬邮┕ぃ皇且匾晫?duì)水的處理，采取多種措施降低斷層內(nèi)含水量，開(kāi)挖范圍內(nèi)采取堵水措施，二是對(duì)斷層內(nèi)地質(zhì)進(jìn)行改良，使其有一定的自穩(wěn)能力，三是開(kāi)挖支護(hù)方法得當(dāng)，監(jiān)控、應(yīng)急等措施落實(shí)到位。通過(guò)以上方法可以順利通過(guò)斷層。
On construction methods for rich water faults at granite section along tunnels
Geng Luanfeng
(EngineeringDepartment,No.1DivisionofChinaRailwayTunnelGroup,Chongqing401123,China)
Combining with the engineering cases, the paper illustrates the construction methods for the rich water fault of granite section of tunnels from the drainage, advanced pre-grouting, advanced support of large pipe sheds, and two-wall advanced pilot cave excavation, and introduces the monitoring and emergency measures in the construction so as to ensure the safty of the tunnel construction.
tunnel, granite, advanced support, emergency measure
1009-6825(2017)06-0197-02
2016-12-16
耿巒峰(1981- )，男，工程師
U455
A
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隧道，花崗巖，超前支護(hù)，應(yīng)急措施
在某高速公路三車道大跨隧道花崗巖地層施工過(guò)程中，遇到一富水?dāng)鄬樱瑪鄬雍穸燃s9 m，與隧道軸線呈30°夾角，斷層內(nèi)為全風(fēng)化砂層，處于飽水狀態(tài)。如果施工方法選擇不正確、施工措施不到位極可能發(fā)生突泥涌水危險(xiǎn)。
1 臨時(shí)排水及永久排水
為降低斷層內(nèi)含水量，采用泄水孔結(jié)合井點(diǎn)降水方法。在距已施工仰拱部位設(shè)置40 m深井點(diǎn)降水，在隧道兩側(cè)各設(shè)置4個(gè)水平的泄水孔，為防止泥沙流出，泄水孔應(yīng)采用土工布進(jìn)行包裹，同時(shí)設(shè)置4個(gè)角度向下30°的降水孔，采用水泵進(jìn)行抽水，泄水孔和降水孔深度均進(jìn)入斷層帶，其中部分泄水孔采用跟管或分段前進(jìn)式注漿方式穿過(guò)斷層，以排出斷層接觸帶地下水。開(kāi)挖過(guò)程中對(duì)圍巖滲水在初支背后設(shè)置彈簧盲管引入臨時(shí)排水溝內(nèi)，排水溝應(yīng)距拱腳1 m，嚴(yán)禁拱腳被水浸泡。
為防止掌子面積水浸泡拱腳，對(duì)中臺(tái)階及未施作仰拱段的下臺(tái)階的臨時(shí)排水溝及側(cè)溝中淤泥采用人工進(jìn)行清除。
待斷層通過(guò)后，各泄水孔均安裝彈簧盲管，在防水板背后增設(shè)環(huán)向盲管，將水引入隧道兩側(cè)排水管。
2 超前預(yù)注漿
由于斷層圍巖為飽水狀態(tài)下砂土狀全風(fēng)化花崗巖，僅靠強(qiáng)支護(hù)及降水措施難以保證掘進(jìn)施工安全，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際資源配置情況，對(duì)斷層上部洞身及開(kāi)挖輪廓線5 m范圍內(nèi)全風(fēng)化花崗巖圍巖采用局部注漿固結(jié)以對(duì)其物理性能進(jìn)行改良，確保后期掘進(jìn)施工的安全。
注漿孔采用φ130 mm鉆頭組織鉆孔施工，孔口管鉆孔深度為3 m,鉆孔清孔后安裝孔口管，規(guī)格為φ127×5 mm、長(zhǎng)度3 m。孔口管安裝前先將孔口管前端采用麻絲纏緊加固，并用速凝水泥漿進(jìn)行封閉。安裝時(shí)使用鉆機(jī)將孔口管頂入鉆孔內(nèi)。麻絲和速凝水泥漿應(yīng)確保填滿孔口壁與孔洞間隙部分。孔口管安裝時(shí)預(yù)留20 cm～30 cm外露掌子面，孔口管前端需焊接法蘭盤或抱箍式接頭防止續(xù)孔過(guò)程中泥沙涌出。為防止孔口管由于安裝原因造成注漿期間發(fā)生意外，孔口管安裝完畢后應(yīng)采用不小于φ16的鋼筋與其他孔口管焊接成整體，確保施工安全。
因圍巖裂隙等原因，注漿期間可采用分段前進(jìn)式注漿平行推進(jìn)方法進(jìn)行施工，分段長(zhǎng)度控制在1 m～3 m。分段前進(jìn)式注漿是從工作面鉆孔至含水層，每鉆進(jìn)1 m～3 m，注一段漿，反復(fù)交替進(jìn)行，直至孔底。
鉆孔完畢并清孔后采用水灰比為1∶1雙液漿進(jìn)行注漿,雙液漿中水泥漿與水玻璃體積比為1∶(0.5～1)(以試驗(yàn)為準(zhǔn)，漿液凝結(jié)時(shí)間為15 min～20 min)。漿液配合比根據(jù)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行調(diào)整。注漿效果差時(shí)可適當(dāng)調(diào)整為超細(xì)水泥—水玻璃雙液漿。水玻璃濃度為35Be′，模數(shù)2.4。注漿壓力為3.0 MPa～4 MPa。當(dāng)注漿壓力達(dá)到4 MPa并穩(wěn)定10 min或進(jìn)漿速度為開(kāi)始進(jìn)漿速度的1/4時(shí)可停止注漿。注漿結(jié)束時(shí)，應(yīng)立即把吸漿龍頭移至清水桶內(nèi)，同時(shí)關(guān)閉進(jìn)漿閥門、打開(kāi)泄壓閥門，洗泵直至泄壓閥排出清水為止，方可停泵。全部注漿結(jié)束完成后，拆開(kāi)注漿泵閥室及上下閥蓋，拆下缸蓋及注漿缸，清理干凈水泥等污物，然后涂上防銹油，組裝好以備下次使用。
注漿孔由外向內(nèi)分層施作，待所有注漿孔施工完畢后，按鉆孔數(shù)量10%施作檢查孔以便檢查注漿效果是否合格。檢查孔孔深與各續(xù)孔孔深相同，注漿合格條件為檢查孔鉆孔過(guò)程中無(wú)涌泥、涌砂及不塌孔現(xiàn)象。注漿不合格時(shí)應(yīng)補(bǔ)充注漿。檢查孔施工完畢后應(yīng)進(jìn)行注漿填充。
3 大管棚超前支護(hù)
3.1 支護(hù)參數(shù)
大管棚布設(shè)范圍為隧道拱部及邊墻，管棚鋼管直徑133 mm，每根長(zhǎng)度為L(zhǎng)=30 m，沿隧道開(kāi)挖輪廓環(huán)向布置，間距30 cm,共47根。
3.2 施工工藝
管棚采用液壓坑道鉆機(jī)成孔，鉆頭直徑與鋼管直徑相匹配。鉆桿與隧道開(kāi)挖輪廓面縱向夾角為3°～5°，采用地質(zhì)羅盤儀進(jìn)行開(kāi)孔時(shí)鉆桿的定位與控制。
鉆孔前，首先對(duì)每個(gè)孔按照一定規(guī)律進(jìn)行編號(hào)，采用坐標(biāo)法測(cè)設(shè)出孔口位置。
為保證管棚注漿時(shí)孔口不漏漿，并保證鉆進(jìn)時(shí)的方向性，每個(gè)孔位首先施工孔口管。孔口管規(guī)格：φ150×5 mm鋼管，長(zhǎng)3 m。采用φ150 mm鉆頭鉆進(jìn)成孔，鉆孔深度3 m,清孔后安裝孔口鋼管。孔口管外露掌子面20 cm～30 cm，孔口管尾端焊接法蘭盤。安裝前先將孔口管前端采用麻絲纏緊，并用速凝水泥砂漿進(jìn)行包裹。然后采用鉆機(jī)將鋼管頂入鉆孔內(nèi)。檢查孔口鋼管的外插角滿足要求后，將孔口管壁與孔洞間的間隙采用麻絲和速凝水泥漿填滿。
管棚鉆孔時(shí)由高孔位向低孔位隔孔施鉆，開(kāi)鉆時(shí)應(yīng)低速低壓；當(dāng)孔內(nèi)出水量變大，或出現(xiàn)孔壁坍塌、縮徑等成孔困難時(shí)，立即停止鉆進(jìn)，分析原因并進(jìn)行注漿處理，圍巖固結(jié)、具有一定自穩(wěn)能力后再繼續(xù)鉆進(jìn)，直至終孔。
鉆進(jìn)過(guò)程需保證成孔角度、方向滿足設(shè)計(jì)要求，經(jīng)常采用羅盤儀監(jiān)測(cè)鉆桿的偏斜度，發(fā)現(xiàn)誤差超過(guò)要求時(shí)應(yīng)立即糾正。
當(dāng)鉆至設(shè)計(jì)孔深時(shí)，須立即清孔、進(jìn)行管棚安裝施工，管棚采用φ133×6 mm熱軋無(wú)縫鋼管，管節(jié)加工長(zhǎng)度分兩種(即3 m，6 m)，以避免同一斷面接頭數(shù)量不超過(guò)50%；管棚前端錐形長(zhǎng)為10 cm，管棚尾部焊φ10 mm加強(qiáng)箍，管節(jié)段之間采用15 cm長(zhǎng)的絲扣連接；管棚鋼管采用鉆機(jī)逐節(jié)頂入孔內(nèi)，絲扣連接后進(jìn)行下一節(jié)管棚頂進(jìn)。
每個(gè)孔的鋼管事先進(jìn)行配管和編號(hào)，保證同一斷面相鄰管棚鋼管接頭前后錯(cuò)開(kāi)1 m以上。
管棚注漿采用水泥—水玻璃雙液漿注漿,水泥漿液與水玻璃體積比為1∶(0.5～1)。水泥漿水灰比為1∶1，水玻璃濃度為35Be′，模數(shù)2.4。雙液漿凝結(jié)時(shí)間15 min～20 min，初始注漿壓力為0.5 MPa～1.0 MPa，終壓2.0 MPa。當(dāng)排氣孔流出的漿液與注入的漿液外觀一致后，關(guān)閉排氣孔，繼續(xù)向管棚內(nèi)壓注漿液，注漿壓力達(dá)到2.0 MPa后穩(wěn)定2 min即可停止注漿。如注漿量超限，仍沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)的壓力要求，調(diào)整漿液濃度及凝結(jié)時(shí)間繼續(xù)注漿，持壓2 min后可停止注漿。施工過(guò)程中，為了防止相鄰的管棚之間出現(xiàn)串漿現(xiàn)象，每鉆完一個(gè)孔，隨即安設(shè)該孔的鋼管并注漿，然后施工下一個(gè)孔的管棚。
注漿過(guò)程中如采用雙液漿不能滿足注漿要求時(shí)，可采用超細(xì)水泥拌制的單液漿進(jìn)行補(bǔ)充注漿。需控制超細(xì)水泥漿攪拌時(shí)間，一般不宜超過(guò)20 min；為避免漿液凝固堵塞注漿管路，攪拌好的超細(xì)水泥漿須在30 min內(nèi)加注完成。需要特別注意的是，如使用硫鋁酸鹽水泥漿進(jìn)行注漿時(shí)，則不能和水玻璃進(jìn)行混合使用。
4 雙側(cè)壁超前導(dǎo)洞開(kāi)挖
為確保施工安全，同時(shí)檢驗(yàn)注漿質(zhì)量及起到排水減壓作用，采用雙側(cè)壁導(dǎo)洞上臺(tái)階導(dǎo)洞先行，上臺(tái)階導(dǎo)洞通過(guò)斷層后再進(jìn)行中、下臺(tái)階及中間土體的開(kāi)挖。先行導(dǎo)洞斷面控制在3 m寬，2 m高，每循環(huán)進(jìn)尺不大于0.5 m。開(kāi)挖前使用風(fēng)鉆在掌子面鉆3個(gè)超前探孔，探孔深5 m，呈三角形布置。開(kāi)挖盡量采用風(fēng)鎬、洋鎬、鐵鍬等工具無(wú)爆破開(kāi)挖，當(dāng)有孤石或局部圍巖較硬時(shí)，采用松動(dòng)爆破開(kāi)挖，開(kāi)挖時(shí)可采用自下而上環(huán)形開(kāi)挖，觀察圍巖穩(wěn)定情況，當(dāng)不穩(wěn)定時(shí)立即噴混凝土封閉，當(dāng)圍巖暫時(shí)穩(wěn)定時(shí)可待全環(huán)開(kāi)挖完成后再進(jìn)行初噴封閉，初噴厚度不小于5 cm。初噴后按設(shè)計(jì)進(jìn)行拱架、網(wǎng)、噴支護(hù)。
由于凈空斷面小，設(shè)計(jì)系統(tǒng)錨桿暫時(shí)無(wú)法施工，在拱架安裝及噴混凝土完畢后先用風(fēng)鉆鉆孔安裝0.5 m～1 m長(zhǎng)的鋼花管，間距按100 cm×50 cm梅花形布置，對(duì)噴混凝土背后進(jìn)行填充和淺層注漿加固，待下臺(tái)階施工后再進(jìn)行系統(tǒng)錨桿施工。
5 監(jiān)控量測(cè)
開(kāi)挖過(guò)程中須加強(qiáng)洞內(nèi)監(jiān)控量測(cè)。監(jiān)控量測(cè)樁按5 m一個(gè)斷面進(jìn)行布樁。雙側(cè)壁導(dǎo)洞上臺(tái)階應(yīng)在導(dǎo)洞拱頂及兩側(cè)邊墻分別布設(shè)量測(cè)點(diǎn)，下臺(tái)階施工后在同一斷面再在兩側(cè)增設(shè)量測(cè)點(diǎn)。量測(cè)點(diǎn)須在同一斷面里程范圍內(nèi)。洞內(nèi)監(jiān)控量測(cè)頻率每天3次。及時(shí)規(guī)范監(jiān)控量測(cè)內(nèi)業(yè)資料并整理上報(bào)，實(shí)行分級(jí)管理(見(jiàn)表1)。
表1 變形管理等級(jí) mm
根據(jù)位移變化速率判斷(見(jiàn)表2)。
表2 速率判斷等級(jí) mm/d
若發(fā)現(xiàn)量測(cè)管理等級(jí)為Ⅱ級(jí)時(shí)應(yīng)及時(shí)向現(xiàn)場(chǎng)值班領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)，進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，當(dāng)管理等級(jí)為Ⅰ級(jí)時(shí)，立即向現(xiàn)場(chǎng)值班領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)，并由值班安全人員或值班領(lǐng)導(dǎo)組織人員及機(jī)械撤離到安全區(qū)域。
對(duì)初支進(jìn)行觀察，查看是否有裂縫、噴混凝土掉塊等現(xiàn)象，當(dāng)發(fā)現(xiàn)裂縫及噴混凝土掉塊時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的措施進(jìn)行加強(qiáng)。
6 應(yīng)急措施
1)開(kāi)挖前現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)準(zhǔn)備好稻草、碎石袋、砂袋、方木等應(yīng)急物資，砂袋及碎石袋各200袋，存放地點(diǎn)應(yīng)距開(kāi)挖面不大于20 m且不影響通道方便取用的地方；開(kāi)挖前應(yīng)做好噴漿準(zhǔn)備工作(噴漿人員到位、噴漿料到位、噴漿機(jī)到位且已連接等)，隨時(shí)可以進(jìn)行噴漿作業(yè)。單個(gè)工作面開(kāi)挖前應(yīng)準(zhǔn)備不少于2 m3噴漿料。
2)施工現(xiàn)場(chǎng)需制定突發(fā)事故應(yīng)急預(yù)案，所涉及到的搶險(xiǎn)物資機(jī)具設(shè)備如下：裝載機(jī)、搶險(xiǎn)車輛、拱架、醫(yī)用藥品、擔(dān)架、碎石袋、砂袋、噴漿料、大型鋼模板、成品工字鋼、超前小導(dǎo)管、注漿設(shè)備、注漿材料、抽水機(jī)、水鞋、雨具、強(qiáng)光手電等。
3)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)放置逃生管，逃生管口距開(kāi)挖面不超過(guò)5 m并緊跟掌子面推進(jìn)。逃生管內(nèi)應(yīng)設(shè)緊急物資包以備應(yīng)急使用。
4)在雙側(cè)壁導(dǎo)坑開(kāi)挖過(guò)程中，若工作面臨時(shí)暴露圍巖出現(xiàn)涌砂現(xiàn)象時(shí)，噴混凝土封閉及回填反壓效果不明顯時(shí)，或通過(guò)監(jiān)控量測(cè)顯示，洞身量測(cè)數(shù)據(jù)突變時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)人員應(yīng)立即組織作業(yè)班組施工人員及施工機(jī)械設(shè)備及時(shí)撤離到安全區(qū)域外。如機(jī)械設(shè)備無(wú)法撤離時(shí)應(yīng)不予考慮，確保人員安全為重中之重。
5)嚴(yán)格控制進(jìn)入工作面施工人數(shù)，待工作面穩(wěn)定后采用石質(zhì)洞渣對(duì)工作面進(jìn)行回填反壓并施作止?jié){墻進(jìn)行帷幕注漿施工。施工過(guò)程中由安全員進(jìn)行旁站巡視施工中是否存在安全風(fēng)險(xiǎn)，若有安全風(fēng)險(xiǎn)時(shí)應(yīng)立即組織搶險(xiǎn)人員及設(shè)備撤離到安全區(qū)域外，并在安全區(qū)域外拉設(shè)警戒線設(shè)專人看守。
7 結(jié)語(yǔ)
花崗巖富水?dāng)鄬邮┕ぃ皇且匾晫?duì)水的處理，采取多種措施降低斷層內(nèi)含水量，開(kāi)挖范圍內(nèi)采取堵水措施，二是對(duì)斷層內(nèi)地質(zhì)進(jìn)行改良，使其有一定的自穩(wěn)能力，三是開(kāi)挖支護(hù)方法得當(dāng)，監(jiān)控、應(yīng)急等措施落實(shí)到位。通過(guò)以上方法可以順利通過(guò)斷層。
On construction methods for rich water faults at granite section along tunnels
Geng Luanfeng
(EngineeringDepartment,No.1DivisionofChinaRailwayTunnelGroup,Chongqing401123,China)
Combining with the engineering cases, the paper illustrates the construction methods for the rich water fault of granite section of tunnels from the drainage, advanced pre-grouting, advanced support of large pipe sheds, and two-wall advanced pilot cave excavation, and introduces the monitoring and emergency measures in the construction so as to ensure the safty of the tunnel construction.
tunnel, granite, advanced support, emergency measure
1009-6825(2017)06-0197-02
2016-12-16
耿巒峰(1981- )，男，工程師
U455
A
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