CN107725056A - 一种穿越淤泥质地层隧道全环超前快速注浆施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种穿越淤泥质地层隧道全环超前快速注浆施工方法：暂停下半断面（1）开挖，以开挖断面的1/2左右作为隧道上半断面（2），开挖止浆墙位置（6），对开挖面喷射混凝土封闭处理；止浆墙（6）周边设置砂浆锚杆（3）嵌入围岩，止浆墙周边预埋小导管（4）及排水钢管（5）；浇注止浆墙（6）及混凝土作业平台（7）；通过小导管（4）对止浆墙（6）与隧道初期支护间的空隙进行注浆封闭；在上半断面（2）上布设注浆孔（8），进行超前全环注浆施工。该技术克服了传统技术存在的工序繁杂，现场施工干扰大、人力物力消耗大，处治时间长，施工难度大，施工风险高等问题，有效提高了软弱围岩特大断面隧道施工工效，降低了成本及安全风险。
Description
技术领域
本发明涉及一种穿越淤泥质地层隧道全环超前快速注浆施工方法，属于风化砂层、碎块石土地层及其它软弱围岩隧道施工技术领域。
背景技术
现阶段公路、铁路隧道、水利工程及其它地下工程中，采用超前周边注浆工艺进行稳定围岩、防止地表水下渗等方面，应用十分广泛，施工方法也十分成熟：一般情况下止浆墙均为全断面，注浆方式分前进式注浆与后退式注浆两种。在传统方法施工中，对围岩均要求要有一定的自稳能力，同时在采用全断面开孔作业时，上、下部高差大，设备无法一次成孔，需要多次搭设作业平台，工序繁杂，处理时间长，安全风险大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种穿越淤泥质地层隧道全环超前快速注浆施工方法，在处治穿越风化砂地层、软土层、地表水及裂隙水丰富地层特大断面隧道施工中，采用上半断面开孔，就能对软弱围岩进行超前注浆加固处理，克服了传统技术方案存在的工序繁杂，现场施工干扰大、人力物力消耗大，处治时间长，施工难度大，施工风险高等问题，有效提高了软弱围岩特大断面隧道施工工效，降低了成本及安全风险。
本发明采取的技术方案为：一种穿越淤泥质地层隧道全环超前快速注浆施工方法，采用半断面开孔超前注浆技术措施，有效进行穿越风化砂地层、软土层、地表水及裂隙水丰富地层特大断面隧道施工处治，其具体实施步骤如下：
一、在需超前注浆加固处理地段邻近掌子面前方，暂停下半断面开挖，将下半断面挖填处理成一斜坡面，开挖上半断面止浆墙的位置，然后对上半断面掌子面喷射混凝土封闭处理。
二、在上半断面的止浆墙位置周边设置砂浆锚杆并嵌入围岩。
三、止浆墙位置周边预埋小导管及排水钢管。
四、浇注止浆墙及混凝土作业平台。
六、通过小导管对止浆墙与隧道初期支护间的空隙进行注浆封闭。
六、在上半断面上布设注浆孔，进行超前全环注浆施工。
在步骤二中，对上半断面止浆墙周边施作2排环向间距1.5m，排距1.0 m，单根长2m的Φ25mm砂浆锚杆，嵌入围岩1m。
在步骤四中，止浆墙周边预埋3m长的Φ42mm小导管，以及Φ108mm的排水钢管，焊接好法兰盘，对掌子面股状水进行集中引排。
在步骤六中，注浆采用P-Q-T曲线和检查孔孔内成像两种手段进行注浆效果评定。
在步骤六中，采用分段前进式注浆施工。
外圈孔采用硫铝酸盐水泥浆液跳孔注浆快速凝结，内圈孔采用普通水泥浆液注浆加固，硫铝酸盐水泥、普通水泥按1:2的比例配制浆液，注浆终压按1.5～4MPa控制。
采用上半断面开孔进行全环超前注浆施工技术，能较好地避免传统方法施工中对围岩的要求，同时施工过程能避免全断面开孔工作中的多次施做作业平台；同时该工艺采用硫铝酸盐快凝水泥合理地解决了等凝问题，防止浆液在裂隙管道流走、扩散范围过大的浪费现象，对快速改善围岩周边指定范围内土体结构，作用明显。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的效果如下：
1）只需上半断面开孔，不需要设备上下断面倒运，工序相对简单、干扰小，且一次成孔，完成超前注浆加固工作；
2）采用硫铝酸盐水泥代替部分普通水泥，加快凝固时间，节省等凝时间，有效控制注浆处理范围；
3）与前进式注浆技术相结合，后段注浆可以有效对前段进行补充，提高处理工效；
4）只施做孔口钢管，直接利用钻孔注浆，与传统注浆方法采用钢管注浆相比，节约材料，扩散也更方便；
5）通过调整钻孔角度，控制注浆浆液流动范围，对开挖周边有效进行固结，但不对开挖范围内进行注浆，既确保了后续开挖安全，又不增加隧道开挖的难度和施工的成本；
6）采用检查孔孔内成像技术，可以直观掌握注浆效果。
附图说明
图1是本发明的半断面钻孔进行全环超前注浆剖面示意图。
图中，1-隧道下半断面，2-隧道上半断面，3-止浆墙周边Φ25砂浆锚杆，4-周边预埋3m长Φ42mm小导管，5-掌子面预埋Φ108mm排水钢管，6-C35混凝土止浆墙，7-C25混凝土作业平台，8-超前注浆孔。
具体实施方式
下面结合具体的实施案例对本发明进行进一步介绍。
一种穿越淤泥质地层隧道全环超前快速注浆施工方法，其具体实施步骤如下：
步骤一：在需超前注浆加固处理地段邻近掌子面前方，暂停下半断面1掘进，采用挖掘机、装载机将下半断面1挖填处理成一斜坡面，形成注浆处理交通运输道路；优化取消下断面1止浆墙施工，然后以约开挖断面的1/2作为隧道上半断面2，在上半断面2上开挖止浆墙6的位置，止浆墙厚2m，并对开挖面喷射C25混凝土封闭处理。
步骤二：对上半断面2止浆墙6周边施作2排环向间距1.5m，排距1.0 m，单根长2m的Φ25mm砂浆锚杆3，嵌入围岩1m。用于加强止浆墙的稳定性，满足较大注浆压力下掌子面稳定需要。
步骤三：在止浆墙周边预埋3m长的Φ42mm小导管4，以便止浆墙浇注完成后，通过小导管4注水泥浆对止浆墙6与隧道初期支护间的空隙进行封闭。
步骤四：止浆墙6浇筑前，根据掌子面情况预埋足够数量的Φ108mm排水钢管5，焊接好法兰盘，对掌子面股状水进行集中引排，并将基岩面虚渣清理干净，以便于注浆施工结束后对掌子面涌水进行顶水注浆。
步骤五：立模浇筑C35混凝土止浆墙6。
步骤六：为了满足钻机施工作业要求，便于钻机移动定位，提高工效。在止浆墙后方预留9m长的作业平台。首先对止浆墙后方9m范围内整平压实，然后浇筑25cm厚C25混凝土作业平台7。
步骤七：通过止浆墙6周边预埋3m长的Φ42mm小导管4对止浆墙与隧道初期支护间的空隙注水泥浆进行封闭。
步骤八：在上半断面上布设注浆孔8，进行超前全环注浆施工。注浆加固范围环向为隧道开挖轮廓线外5m范围，纵向为掌子面前方30m范围。钻孔最大俯角59°，最大仰角19°，采用德国宝峨克莱姆KR805-2多功能地质钻机实现精确钻孔目的，采用辽宁葫芦岛生产的KBY型全液压注浆泵注浆及注浆自动记录仪控制实现注浆自动化控制目的。通过利用两前述先进施工机械设备并结合本发明所述的施工技术，以及孔内成像监控技术，实现了机械化施工，精确地控制钻孔和注浆施工，保证了施工精度及效果，有效提高了施工效率，降低了施工风险。
孔口管布置：止浆墙布置Φ127mm的孔口管，孔口管长度2m（与止浆墙等厚）。
开孔及注浆方式：采用分段前进式注浆施工技术，钻机在孔口管内进行钻孔（按单双号跳孔），单节钻进5~7m，单次钻孔完成后，进行注浆，待初凝完成后，重新从孔口开始钻进，长度达到第二节，即注浆，依次达到终孔长度。
注浆施工以硫铝酸盐水泥主，普通水泥为辅，达到限制浆液扩散范围，提高注浆效率、保证注浆效果的目的。硫铝酸盐水泥、普通水泥按1:2的比例配制浆液，初凝时间相对普通硅酸盐水泥缩短15~20分钟。注浆终压按1.5～4MPa控制。
注浆采用P-Q-T曲线和检查孔孔内成像两种手段进行综合效果评定：
1）施工过程中实时记录各时间段对应的注浆压力P、注浆速度Q，并根据所记录的数据绘制P-Q-T曲线。根据绘制的P-Q-T曲线显示，注浆施工中的P-T曲线呈上升趋势，Q-T曲线呈下降趋势，注浆结束时，注浆压力达到设计终压（1.5～4Mpa）时，注浆速度达到设计注浆速度（小于20L/min），注浆效果满足设计要求。
2）洞内超前预注浆施工完成后，进行钻孔孔内成像技术检查注浆效果。通过掌子面均匀分布施作检查孔（按注浆孔数量的5%），检查孔与相邻注浆孔长度和方向相同。检查孔钻孔完成后，将摄像头送入孔内，通过孔内成像检查检查孔孔壁的浆液固结情况，直观了解注浆效果。达不到设计要求的进行补注浆处理。
步骤九：注浆处理完毕并达到设计效果，拆除止浆墙，恢复掌子面开挖，进行后续工序施工。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种穿越淤泥质地层隧道全环超前快速注浆施工方法，其特征在于包括以下步骤：
一、在需超前注浆加固处理地段邻近掌子面前方，暂停下半断面（1）开挖，将下半断面挖填处理成一斜坡面，开挖上半断面（2）止浆墙（6）的位置，然后对上半断面（2）掌子面喷射混凝土封闭处理；
二、在上半断面（2）的止浆墙（6）位置周边设置砂浆锚杆（3）并嵌入围岩；
三、止浆墙（6）位置周边预埋小导管（4）及排水钢管（5）；
四、浇注止浆墙（6）及混凝土作业平台（7）；
五、通过小导管（4）对止浆墙（6）与隧道初期支护间的空隙进行注浆封闭；
六、在上半断面（2）上布设注浆孔（8），进行超前全环注浆施工。
2.根据权利要求1所述的穿越淤泥质地层隧道全环超前快速注浆施工方法，其特征在于：在步骤二中，对上半断面止浆墙（6）周边施作2排环向间距1.5m，排距1.0 m，单根长2m的Φ25mm砂浆锚杆，嵌入围岩1m。
3.根据权利要求1所述的穿越淤泥质地层隧道全环超前快速注浆施工方法，其特征在于：在步骤四中，止浆墙（6）周边预埋3m长的Φ42mm小导管（4），以及Φ108mm的排水钢管（5），焊接好法兰盘，对掌子面股状水进行集中引排。
4.根据权利要求1所述的穿越淤泥质地层隧道全环超前快速注浆施工方法，其特征在于：在步骤六中，注浆采用P-Q-T曲线和检查孔孔内成像两种手段进行注浆效果评定。
5.根据权利要求1所述的穿越淤泥质地层隧道全环超前快速注浆施工方法，其特征在于：在步骤六中，采用分段前进式注浆施工。
6.根据权利要求5所述的穿越淤泥质地层隧道全环超前快速注浆施工方法，其特征在于：在步骤六中，外圈孔采用硫铝酸盐水泥浆液跳孔注浆快速凝结，内圈孔采用普通水泥浆液注浆加固，以硫铝酸盐水泥、普通水泥按1:2的比例配制硫铝酸盐水泥浆液，注浆终压按1.5～4MPa控制。
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