軟流塑地層暗挖隧道超前支護(hù)施工技術(shù)

1、軟流塑地層暗挖隧道超前支護(hù)施工技術(shù)摘要：關(guān)鍵詞：1 簡(jiǎn)述某地鐵區(qū)間隧道為雙洞單線，采用礦山法施工，單線全長(zhǎng)1301.396m，隧道頂部覆土911.5m，區(qū)間隧道通過地段地面上37層樓房9棟，基礎(chǔ)為條基或筏基，有給水、雨水、污水、電力、電信等多種管線，區(qū)間隧道穿越、類圍巖，其中類圍巖段全長(zhǎng)648.4m，占區(qū)間隧道總長(zhǎng)的49.8%，類圍巖穿越軟流塑狀粉質(zhì)粘土層、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層及硬軟塑狀粉質(zhì)粘土層，該地層具有高壓縮性、高靈敏度、強(qiáng)度低，易產(chǎn)生蠕動(dòng)現(xiàn)象，開挖后土體自穩(wěn)能力差，易坍塌，地面沉降難以控制，施工極為困難。2 地層預(yù)加固施工方法和注漿材料性能簡(jiǎn)述2.1 地層預(yù)加固施工方法為確保施工安全和地面

2、房屋、管線和道路行車安全，順利通過該段地層施工，關(guān)鍵就在于對(duì)地層進(jìn)行超前預(yù)加固，將需要開挖的土體進(jìn)行加固處理，以提高其強(qiáng)度和抗剪切能力，有效控制地表沉降。按照“注漿加固、擠壓排水、提高強(qiáng)度、控制沉降”的總體思路，我們?cè)诰唧w施工中采用大管棚（花管）加超前小導(dǎo)管注漿，注漿材料選用HCT凝結(jié)時(shí)間可調(diào)注漿材料，注漿方法為劈裂注漿，以提高地層的穩(wěn)定性，減少地面沉降。掌子面則采用硬質(zhì)PVC注漿管進(jìn)行全斷面注漿加固，采用分段注漿，以加固開挖輪廓線以內(nèi)的軟土。2.2 材料性能簡(jiǎn)述2.2.1 HCT凝結(jié)時(shí)間可調(diào)注漿材料HCT可調(diào)超細(xì)注漿材料滲透性強(qiáng)，直徑在4以下的顆粒為總量的50%以上，可灌入很細(xì)的裂巖縫隙，具

3、有微膨脹性、結(jié)石強(qiáng)度高、滲透能力強(qiáng)，具有如下特性： 使用方便，使用于大面積高富水滲漏、高壓漏水、環(huán)境水腐蝕等環(huán)境下施工。 滲透系數(shù)：可灌入滲透系數(shù)10-410-5的粉砂，礫砂層及淤泥。 補(bǔ)償收縮：一天膨脹系數(shù)0.020.04%，14天0.05%。 凝結(jié)時(shí)間：可根據(jù)使用環(huán)境，初凝在幾分鐘到幾十分鐘內(nèi)任意調(diào)節(jié)，終凝不大于3h。2.2.2 硬質(zhì)PVC注漿管硬質(zhì)PVC注漿管內(nèi)徑為42，每隔33.3cm鉆一組射漿孔（即每米3組），外包橡皮套，注漿時(shí)通過加大壓力，使?jié){液頂開橡皮套，擠破套殼料，在土體產(chǎn)生劈裂，并沿著裂縫擴(kuò)散，達(dá)到加固土體的目的。3 超前支護(hù)施工3.1 大管棚施工工藝3.1.1開挖管棚工作室

4、管棚工作室長(zhǎng)6m，跨度約為8m,在軟弱圍巖中開挖,必須及時(shí)施作初期支護(hù)。為便于架設(shè)鉆機(jī),安設(shè)鋼管，工作室應(yīng)挖至區(qū)間隧道開挖輪廓線以外0.8m。導(dǎo)向管是控制成孔方向使之不偏斜的主要手段，導(dǎo)向管長(zhǎng)度不小于2.0m，采用127mm無縫鋼管加工，經(jīng)精確測(cè)量后焊接在鋼拱架上并噴混凝土固定。由于I類圍巖段隧道較長(zhǎng)且為弧線，根據(jù)現(xiàn)有水平孔鉆進(jìn)技術(shù)條件，隧道分段施作管棚。每排大管棚長(zhǎng)度為40m，首先施工第一段管棚工作室，施作第一段管棚，注漿后進(jìn)行隧道掘進(jìn)。第一段管棚段開挖30.6m后，進(jìn)行第二段管棚工作室施工及鉆孔，管棚搭接長(zhǎng)度3.0m。以此類推，完成管棚超前支護(hù)施工。3.1.2 搭設(shè)平臺(tái)、安裝鉆機(jī)、測(cè)定孔位

5、鉆機(jī)平臺(tái)采用枕木搭建，平臺(tái)滿鋪松木板。根據(jù)管棚孔的位置，分層加高鉆機(jī)平臺(tái)。鉆機(jī)平臺(tái)搭設(shè)好以后進(jìn)行鉆孔,鉆孔順序由高孔位向低孔位進(jìn)行, 可縮短移動(dòng)鉆機(jī)與搭設(shè)平臺(tái)時(shí)間,便于鉆機(jī)定位、定向。安裝鉆機(jī)。進(jìn)鉆前，以坐標(biāo)法在掌子面標(biāo)定管棚孔位。鉆機(jī)平臺(tái)要穩(wěn)固，鉆機(jī)要安裝牢固，防止施鉆時(shí)鉆機(jī)不均勻下沉、移動(dòng)而影響鉆孔質(zhì)量。 否合格鉆機(jī)就位測(cè)量布孔鉆機(jī)大臂矯正鉆機(jī)固定鉆孔及接長(zhǎng)鉆桿鉆孔接長(zhǎng)準(zhǔn)備管棚跟進(jìn)鉆桿分節(jié)退下撤管棚機(jī)加工管棚及管節(jié)注漿材料準(zhǔn)備注漿機(jī)準(zhǔn)備清孔注漿效果檢查注漿固結(jié)圍巖開挖管棚工作室 退機(jī) 長(zhǎng)管棚施工工藝流程圖鉆機(jī)定位。鉆孔方位要求根據(jù)線路中線與管棚工作室的位置確定，必須精確核定鉆機(jī)位置。架立鉆

6、機(jī)時(shí)用羅盤、掛線相結(jié)合的方法，確保鉆機(jī)軸線與管棚設(shè)計(jì)軸線相吻合。3.1.3 管棚孔鉆進(jìn)管棚孔開孔：開孔前必須檢查設(shè)備，保證設(shè)備狀況良好，對(duì)組合好的鉆具要檢查絲扣聯(lián)接是否緊密。由于考慮到鉆孔時(shí)鉆具下沉、線路曲線的影響及為后續(xù)管棚工作室預(yù)留出空間，必須計(jì)算管棚打設(shè)的仰角及外插角，具體計(jì)算圖如上圖所示。外插= X/L 仰= Y/LL為線路縱向相鄰管棚工作室中心距離在架好鉆機(jī)、調(diào)整好孔位的水平偏角及仰角后，用翼片式螺旋鉆進(jìn)法鉆進(jìn)。管棚孔鉆進(jìn)a.為了保證鉆孔精度，開孔段鉆進(jìn)是關(guān)鍵。鉆進(jìn)前1020m時(shí)，要反復(fù)校核鉆桿方向，調(diào)整鉆機(jī)位置，并用羅盤及掛線檢測(cè)偏斜無問題后方可繼續(xù)鉆進(jìn)。b.管棚管下入孔內(nèi)前要先配

7、管，保證管棚管的同心度。c.加接鉆桿和鋼套管：當(dāng)跟管鉆進(jìn)至鋼套末端導(dǎo)向墻孔口管棚施工示意圖約30cm時(shí)停鉆，然后鉆機(jī)反轉(zhuǎn)收偏退鉆、卸桿，動(dòng)力頭后退至末端加接鉆桿或鋼套管，此時(shí)應(yīng)先擰緊鉆桿，然后再擰緊聯(lián)接套管。3.2掌子面加固施工3.2.1掌子面加固采用L=13m長(zhǎng)硬質(zhì)PVC管，注漿孔的布置采用等邊三角形全斷面布置，注漿的先后順序：先四周，后中間，中間布置一排水孔，以利于軟土地層中的滯水在注漿過程中受到擠壓時(shí)順利排出。3.2.2掌子面加固施工主要施工步驟為：（1）采用潛孔鉆機(jī)鉆孔，鉆孔的垂直度誤差控制在1%以內(nèi)。（2）孔內(nèi)灌封閉泥漿，待鉆孔到設(shè)計(jì)深度后從孔內(nèi)灌入封閉水泥漿，其作用是封閉單向閥管和

8、鉆孔壁之間的孔隙，迫使從管漿孔內(nèi)開環(huán)，壓出的漿液擠破套殼料注入四周土層。（3）在封閉泥漿達(dá)到一定的強(qiáng)度后，在單向閥管內(nèi)插入雙向密封注漿芯管進(jìn)行分層注漿。3.3注漿施工3.3.1 大管棚及小導(dǎo)管注漿施工注漿參數(shù)的選取 注漿擴(kuò)散半徑：0.30.4m；注漿速度：3050Lmin； 凝結(jié)時(shí)間：30²5²； 注漿終壓：0.71.5MPa； WC： 1：1；注漿材料： HC-T凝結(jié)時(shí)間可調(diào)注漿材料 單孔注漿量：Q=×R2×L×v××n式中：Q單孔注漿量（m3）；L注漿段長(zhǎng)（m）；R漿液擴(kuò)散半徑（m）；v注漿段土層孔隙率；漿液損失率；n漿

9、液有效填充率。 注漿采用分段后退式注漿，利用自制的注漿套管與管棚用套絲連接，注漿套管上準(zhǔn)備由出氣管與進(jìn)漿管，由閥門來控制開關(guān)，如圖所示。然后安裝20mm塑料管作為排氣管，連接注漿管等各種管路，利用錨固劑封閉掌子面與管棚間的孔隙，防止漏漿。關(guān)閉孔口閥門，開啟注漿泵進(jìn)行管路壓水試驗(yàn)，如有泄漏及時(shí)檢修，試驗(yàn)壓力等于注漿終壓。注漿時(shí)，采取低壓力中流量注入，注漿過程中壓力逐步上升，流量逐漸減少，當(dāng)壓力升至注漿終壓時(shí)，繼續(xù)壓注10分鐘，才結(jié)束注漿。3.3.2掌子面加固注漿施工在硬質(zhì)PVC管內(nèi)插入雙向密封注漿芯管進(jìn)行后退式注漿。首先增大壓力使?jié){液頂開橡皮套，擠破套殼料，在土體產(chǎn)生劈裂，并沿著裂縫擴(kuò)散，擴(kuò)散范

10、圍受注漿壓力、時(shí)間、漿液配比、土層特征等因素的影響。一般由里向外注漿，達(dá)到一定壓力后，后退一段再注漿，這樣重復(fù)進(jìn)行。注漿完成后，清洗管內(nèi)殘留漿液，以便于第二次重復(fù)注漿（PVC管即留在注漿后的土層中）。3.3.3注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)及效果檢查 單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：每段注漿都正常進(jìn)行，注漿終壓達(dá)到設(shè)計(jì)終壓，注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量的80，或雖未達(dá)到設(shè)計(jì)終壓，但注漿量已達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量，即可結(jié)束本孔注漿。 全段結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)的所有注漿孔均達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，無漏注現(xiàn)象。 注漿效果檢查：采用分析法，注(壓)水試驗(yàn)，開挖取樣等方法進(jìn)行。 達(dá)不到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)補(bǔ)充重新注漿直到滿足要求為止。3.4安全保證措施3.4.1 墊高鉆機(jī)所使用的方木一定要穩(wěn)固，防止產(chǎn)生沉降、位移及塌落。3.4.2施工中使用的電力線(注意有否老化，漏電現(xiàn)象)、風(fēng)管線、水管線要布置整齊，有條理。3.4.3 施鉆時(shí)，按機(jī)械操作規(guī)程操作，嚴(yán)防機(jī)械傷人。3.4.4 注漿前嚴(yán)格檢查機(jī)具、管路及接頭處的牢靠程度，以防壓力過大爆破傷人。3.4.5 要注意及時(shí)排水，防止作業(yè)面泥濘。3.4.6 注漿時(shí)，操作人員必須戴好口罩、膠皮手套等防護(hù)用品。4.7 必須具備良好的照明條件。4.8 施工時(shí)注意觀察掌子面的情況。 5 質(zhì)量要求 5.1 根據(jù)施工基準(zhǔn)點(diǎn)，按管棚施工圖布置管棚孔；孔位偏差不