雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)在隧道軟弱圍巖中的運(yùn)用研究

摘? 要：超前小導(dǎo)管為基于新奧法的前提下創(chuàng)新的一種預(yù)支護(hù)方式，有著施工便捷、施工成本低的優(yōu)勢(shì)，并且對(duì)設(shè)備沒(méi)有較高的要求，在隧道軟弱圍巖支護(hù)中有著廣泛的應(yīng)用，起到的加固效果非常理想，并且操作簡(jiǎn)單。因此，文章針對(duì)雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)在隧道軟弱圍巖中的運(yùn)用做出了進(jìn)一步分析。

關(guān)鍵詞：雙層小導(dǎo)管;超前支護(hù);隧道軟弱圍巖

Abstract： The advanced small conduit is an innovative pre-support means based on the NewAustrian TunnelingMethod （NATM）， so it has the advantages of convenient construction， low construction cost， and no higher requirements for equipment and is widely used in the support of weak surrounding rock of tunnel. The reinforcement effect is very ideal， and the operation is simple. Therefore， this paper makes a further analysis on the application of double-layer small conduit advance support in the weak surrounding rock of the tunnel.

在隧道施工中，如果需要從破碎的軟弱圍巖穿過(guò)，為了對(duì)施工的安全性以及穩(wěn)定性給予保障，需要應(yīng)用新奧法施工，但該項(xiàng)施工形式存在一定的復(fù)雜性，加之施工成本比較高，所以應(yīng)用時(shí)存在困難。但是，利用超前小導(dǎo)管施工的形式，達(dá)到了更加理想的效果。超前小導(dǎo)管為基于新奧法的前提下創(chuàng)新的一種預(yù)支護(hù)方式，有著施工便捷、施工成本低的優(yōu)勢(shì)，并且對(duì)設(shè)備沒(méi)有較高的要求，應(yīng)用價(jià)值非常高。

1 工程概況

四川省九寨溝至綿陽(yáng)高速公路水牛家隧道左洞長(zhǎng)度為6069m，右洞長(zhǎng)度為6058m，屬于特長(zhǎng)隧道。因隧道出口為橋接隧，地勢(shì)陡峭，高差達(dá)到60余米，因此不具備進(jìn)洞條件?？紤]到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，我標(biāo)段采取斜井的方式進(jìn)洞，負(fù)責(zé)該隧道出口段左洞3967m，右洞3936m施工任務(wù)。隧道圍巖由泥盆系中統(tǒng)三河口組炭質(zhì)板巖及板巖組成，泥質(zhì)膠結(jié)，巖體破碎，穩(wěn)定性較差，其中四級(jí)圍巖占比43%，五級(jí)圍巖占比57%，施工時(shí)可見(jiàn)基巖裂隙滲水，多以滴流或線流形式出現(xiàn)，甚至出現(xiàn)大面積滲水、淋水的情況，該隧道累計(jì)共需穿越三條破碎帶，斷層破碎帶內(nèi)巖體極破碎，為軟質(zhì)巖，自穩(wěn)能力差。根據(jù)目前已施工完成段落的圍巖進(jìn)行分析，原設(shè)計(jì)對(duì)圍巖的判斷偏弱，實(shí)際圍巖狀態(tài)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)，因此給我們提出了更高的要求。目前剩余工程量中，隧道關(guān)鍵線路長(zhǎng)仍有2580m，工期有效剩余時(shí)間僅剩22個(gè)月。因此時(shí)間緊、任務(wù)重、難度大、安全隱患多、不可控因素多，我們必須要改變傳統(tǒng)模式，提高工效、保證質(zhì)量、確保安全、追求最大效益，所以加強(qiáng)探索合理的施工方式和工藝[1]顯得尤為重要。雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)在本隧道五級(jí)圍巖中應(yīng)用非常廣泛。

2 雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)的基本原理

雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)，具體來(lái)說(shuō)便是在開挖隧道之前，將注漿小導(dǎo)管在隧道外輪廓四周以外插角10°至15°進(jìn)行布置，之后注漿至圍巖當(dāng)中，當(dāng)?shù)谝粚幼{固結(jié)圈形成之后，在外部根據(jù)30°至40°的外插角，插入注漿小導(dǎo)管，這樣第二層注漿加固圈構(gòu)成，使得圍巖固結(jié)區(qū)的加固范圍有了很大的提升。之后，針對(duì)軟弱巖層存在的縫隙，借助水泥（有水時(shí)采用水泥水玻璃雙漿液）膠凝材料進(jìn)行修補(bǔ)，將其注入縫隙當(dāng)中，這樣能夠使松散的裂縫結(jié)構(gòu)有所凝結(jié)，有一定的強(qiáng)度和防水性。對(duì)土體破碎、松散限制的改善有著理想的效果，可以使地層有更強(qiáng)的自穩(wěn)能力，預(yù)防圍巖產(chǎn)生失穩(wěn)以及塌陷的問(wèn)題[2]。該方案適用于V級(jí)圍巖嚴(yán)重淺埋偏壓段、土質(zhì)淺埋段和洞身大型斷層破碎帶等地段。針對(duì)此類特殊富水軟巖，在確保安全的前提下，相比較傳統(tǒng)工藝（洞內(nèi)中管棚、帷幕注漿等），雙層小導(dǎo)管的成本更低、效率更高。

3 小導(dǎo)管超前支護(hù)的準(zhǔn)備工作

在隧道開挖好之后，首先將掌子面立即初噴、封閉，并借助噴漿法的形式開展封閉作業(yè)，接著將輪廓面不斷的擴(kuò)寬。此外，小導(dǎo)管的施工過(guò)程中，需要針對(duì)各個(gè)小導(dǎo)管的管口位置進(jìn)行加強(qiáng)，焊上？椎6鋼筋加勁箍。在加工管尖部位時(shí)，要先切除缺口氧焊;在實(shí)施放樣作業(yè)的過(guò)程中，需要對(duì)隧道的輪廓進(jìn)行綜合考量。結(jié)合隧道施工的導(dǎo)線，對(duì)網(wǎng)放樣實(shí)施精準(zhǔn)控制，并對(duì)整體線路布局、淺埋洞口位置有充分的了解，結(jié)合仰坡坡度將一系列的準(zhǔn)備工作進(jìn)行完善。

4 雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)施工分析

4.1 設(shè)計(jì)小導(dǎo)管

雙層小導(dǎo)管，需要利用熱軋無(wú)縫鋼管進(jìn)行制作，小導(dǎo)管的外徑為？椎42mm，導(dǎo)管壁厚為4mm的鋼花管，具體長(zhǎng)度為5m[3]。在小導(dǎo)管的管壁四周，需要依照15cm間距梅花形、鉆設(shè)？椎8mm壓漿孔，并且在管口預(yù)留1m止?jié){段，不設(shè)壓漿孔，鋼管前端呈尖錐狀。注漿孔和注漿孔的間距，要保障7.5cm的距離。借助小導(dǎo)管開展施工作業(yè)的過(guò)程中，陡傾斜角要保障為：第一層角度為10°-15°，第二層角為30°-40°。布設(shè)范圍為針對(duì)拱部對(duì)稱設(shè)計(jì)，斷面夾角為120°，小導(dǎo)管和小導(dǎo)管對(duì)于長(zhǎng)度的搭接為1m，環(huán)向間隔，要有40cm的距離。其中，詳細(xì)的支護(hù)設(shè)計(jì)，如圖1所示。

4.2 超前小導(dǎo)管施工分析

將測(cè)量放樣工作完成之后，要結(jié)合標(biāo)記好的鉆孔對(duì)鑿巖機(jī)進(jìn)行應(yīng)用，以便完成鉆孔作業(yè)。其中，要將小導(dǎo)管進(jìn)行有效布設(shè)。在實(shí)際鉆孔當(dāng)中，要結(jié)合梅花型實(shí)施布置工作，其中鉆孔的直徑一定要大于鋼管直徑20mm以上，同時(shí)在布置超前小導(dǎo)管時(shí)，要按照內(nèi)外層開展，并且保持40cm的間隔距離。

4.3 超前小導(dǎo)管注漿施工分析

在開展鉆孔作業(yè)之前，要先利用噴射混凝土封閉掌子面，以免有漏漿的問(wèn)題產(chǎn)生，之后才可以開展相應(yīng)的測(cè)量布控工作，并在設(shè)計(jì)位點(diǎn)當(dāng)中做好標(biāo)記。鉆孔工作需要對(duì)風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)進(jìn)行應(yīng)用，完成鉆孔作業(yè)時(shí)，要借助高壓風(fēng)管以及掏勺對(duì)孔進(jìn)行清理，可避免鉆孔出現(xiàn)堵塞情況。鋼管推送到孔的過(guò)程，需要利用人工的形式完成，借助錨固劑以及麻絲可以封堵好管口，將孔口閥旋緊，便完成好了注漿管路的連接工作[4]。

在相應(yīng)的注漿作業(yè)開展之前，要先進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，通常要有20分鐘的時(shí)間進(jìn)行試運(yùn)，之后應(yīng)用注漿泵壓水，對(duì)是否有漏水的問(wèn)題進(jìn)行查看，并實(shí)施相應(yīng)的壓水試驗(yàn)。為了對(duì)漿液的密實(shí)度給予保障，還要對(duì)巖石的縫隙進(jìn)行沖洗，這樣可以使?jié){液通路有所擴(kuò)大。注漿可以使用P.O42.5的水泥實(shí)施注漿作業(yè)，一般采用水灰比1：1，有水段落采用水泥水玻璃雙漿液。注漿應(yīng)采用臥式攪拌機(jī)對(duì)其開展攪拌。進(jìn)行注漿作業(yè)之前，還需要利用試驗(yàn)明確好具體的注漿壓力，以及配合比參數(shù)。對(duì)于注漿的有效配置，還需要對(duì)巖石的縫隙以及擴(kuò)散半徑給予考量，在施工現(xiàn)場(chǎng)確定好具體的配合比之后，要對(duì)配合比的合理性進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)。配制砂漿時(shí)，為了對(duì)砂漿出現(xiàn)結(jié)塊問(wèn)題進(jìn)行預(yù)防，要控制好速度以及加料順序，隨時(shí)配、隨時(shí)取用。當(dāng)注漿配制工作完成之后，將其在泵體當(dāng)中注入，為了預(yù)防有堵塞管路以及泵體的情況，需要先針對(duì)漿液實(shí)施有效的過(guò)濾。

應(yīng)用UB-3型注漿泵開展注漿工作，要先對(duì)孔進(jìn)行清理，根據(jù)自上而下的順序，實(shí)施注漿操作。如果期間發(fā)生了跑漿或者串漿的情況，需要應(yīng)用隔孔灌漿的方式[5]。

對(duì)于注漿工作的開展，需要對(duì)注漿壓力進(jìn)行有效控制。壓力根據(jù)分級(jí)升壓方法實(shí)施有效把控，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)注漿泵的壓力實(shí)施調(diào)節(jié)操作時(shí)，需要先將注漿泵啟動(dòng)，在其正常運(yùn)轉(zhuǎn)之后，將泵口閥門關(guān)閉。當(dāng)注漿泵停止相應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)壓力調(diào)節(jié)旋鈕，這樣壓力便可以維持在油壓刻度上。因?yàn)樵谧{當(dāng)中，壓力會(huì)持續(xù)加大，所以會(huì)產(chǎn)生越來(lái)越大的泵壓，其中要對(duì)壓力的變化情況進(jìn)行觀察，在壓力與設(shè)計(jì)壓力值相符之后，終壓超過(guò)20分鐘，注漿工作停止。這時(shí)要及時(shí)卸下注漿系統(tǒng)以及注漿混合器，使用清水對(duì)其進(jìn)行清理，施工工作完成之后，針對(duì)漿液固結(jié)的情況以及滲透的情況要進(jìn)行嚴(yán)格的開挖檢查，結(jié)合壓力將壓力漿量曲線進(jìn)行詳細(xì)的分析，如果與設(shè)計(jì)要求不符，要開展后續(xù)的補(bǔ)漿作業(yè)。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，隧道軟弱圍巖的超前支護(hù)，屬于軟巖富水隧道施工當(dāng)中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，在實(shí)際工作開展的過(guò)程中，會(huì)遇到很多的難題和問(wèn)題，其中對(duì)于雙層小導(dǎo)管注漿支護(hù)方式的應(yīng)用，因?yàn)槠鋬?yōu)勢(shì)特征非常突出，所以廣泛應(yīng)用在隧道軟弱圍巖支護(hù)作業(yè)中。本項(xiàng)目施工水牛家隧道，通過(guò)炭質(zhì)板巖等軟弱圍巖時(shí)采用雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)，取得了不錯(cuò)的效果。該項(xiàng)施工方式的成本比較低，效率較高，并且穩(wěn)定性非常強(qiáng)。所以，對(duì)于雙層小導(dǎo)管注漿支護(hù)方式的應(yīng)用，要在工程中不斷累積經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其進(jìn)行分析和探究，以便該項(xiàng)施工方式能夠發(fā)揮出更好的支護(hù)效果。

參考文獻(xiàn)：

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