自進式錨桿結合小導管注漿通過隧道淺埋段施工技術

馬文明

(中鐵十八局集團第四工程有限公司，天津　300222)

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自進式錨桿結合小導管注漿通過隧道淺埋段施工技術

馬文明

(中鐵十八局集團第四工程有限公司，天津300222)

湖南省馬跡塘至安化高速公路康家臺隧道淺埋段過沖溝，埋深5～20m，沖溝常年流水，最淺埋深5m。本段地質(zhì)為碎石土，強風化砂巖，節(jié)理發(fā)育，構造裂隙發(fā)育。巖土層內(nèi)含少量第四系孔隙水及構造裂隙水，雨季水量較大。為此，研究并實施自進式錨桿結合小導管預注雙液漿的施工方案，以期快速、安全、高效通過上述復雜的地質(zhì)淺埋地段。

隧道淺埋段；自進式錨桿；小導管；注漿加固

1　工程淺埋段情況

根據(jù)施工圖審核和現(xiàn)場踏勘，湖南省馬跡塘至安化高速公路康家臺隧道出口里程K60+330～K60+405段為淺埋段，埋深5～20m，在里程K60+340處為沖溝，沖溝常年流水，此處埋深最淺5m。本段地質(zhì)為碎石土，強風化砂巖，節(jié)理發(fā)育，構造裂隙發(fā)育。巖土層內(nèi)含少量第四系孔隙水及構造裂隙水，雨季水量較大。洞外山頂較平緩，有樹林。

2　淺埋段施工方案

為確保隧道淺埋段施工安全，采取加強超前支護、初期支護及三臺階七步法的施工方案。

(1)超前支護。超前支護采用雙層小導管，第一排采用φ51自進式錨桿，外插角5°～10°，每根長5m，環(huán)向間距0.3m，縱向間距3m。第二排小導管采用φ42×3.5鋼管，外插角10°～15°，每根長5m，環(huán)向間距0.3m，縱向間距3m。注漿均采用雙液漿進行注漿加固。

(2)初期支護。為保證拱架剛度及快速進行封閉，淺埋段采用20工字鋼鋼架進行支護，鋼架間距0.5m，鎖腳錨桿8套，布設鋼筋網(wǎng)片，噴射混凝土封閉。

(3)三臺階七步法。嚴格按照三臺階七步法施工工藝進行施工，上、中、下臺階距離為5m，每循環(huán)進尺0.5m，在下一循環(huán)開挖之前按照要求完成初期支護，下臺階開挖后及時施作邊墻初期支護和永久仰拱。

3　自進式錨桿結合小導管注漿施工

3.1自進式錨桿結合小導管注漿施工工藝

先進行自進式錨桿施工，待自進式錨桿施工完成后，再進行小導管施工。自進式錨桿施工工藝見圖1，小導管施工工藝見圖2。

3.2自進式錨桿結構及設備

自進式錨桿由鉆頭、錨桿體、連接套、拱型墊板、球形螺母，由自進式錨桿鉆機進行施工，詳見圖3自進式錨桿結構圖，圖4自進式錨桿鉆機自進裝置。

圖1 自進式錨桿施工工藝

圖2 小導管施工工藝

圖3 自進式錨桿結構圖

圖4 自進式錨桿鉆機自進裝置

3.3自進式錨桿施工特點

自進式錨桿采用優(yōu)質(zhì)的厚壁無縫鋼管材料，桿體可以任意切割長度采用配件連接，錨桿前高強度的合金鉆頭，連續(xù)的波形螺紋，真正實現(xiàn)了自進式錨桿鉆孔、注漿、錨固、棚護等功能的統(tǒng)一。適用于地下工程存在的軟弱圍巖、斷層破碎帶、高地應力大變形等復雜的地質(zhì)條件，特別是圍巖較差淺埋地段需要特長支護的情況。

(1)錨桿前有穿透力極強的鉆頭，在一般鑿巖機械的作用下， 可以輕易穿透各類巖石。

(2)具有連續(xù)的波形螺紋，可以作為鉆桿配合鉆頭完成鉆孔成錨孔。

(3)鉆桿的錨桿體無需拔出，其中空可作為注漿通道，從里至外進行注漿。

(4)高效能的止?jié){塞使注漿能保持較強的注漿壓力，充分地充填空隙，固定破碎巖體，高強度的墊板、螺母可以將深層圍巖應力均勻地傳遞到周壁圍巖上，達到圍巖與錨桿互為支護的目的。

(5)采用機械切削工藝加工的高強度聯(lián)結套，使自進式錨桿具有邊鉆進邊加長的特性，使其可適用于較狹小的施工空間，實現(xiàn)了特長錨桿加固圍巖的設計思想。

(6)由于該錨桿多位一體的功能使得它在各類圍巖條件下施工時，不需套管護壁、預注漿等特殊手法也能形成錨孔并保證錨固與注漿效果。

3.4雙液注漿施工

雙液漿采用水泥—水玻璃漿液，亦稱CS漿液，是以水泥和水玻璃為主劑，按一定的比例以雙液方式注入，必要時加入附加劑所組成的注漿材料。這種漿液克服了單液水 的凝結時間長且難以控制、動水條件下結石率低等缺點，提高了水泥注漿的效果，擴大了水泥注漿的范圍，起到固結松散圍巖和堵水兩個作用，施工時需控制抗壓強度、凝膠時間兩個指標。

本次施工中選用的注漿材料配比及主要參數(shù)如下：

水灰比(質(zhì)量比)1∶1，水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥；水泥漿：水玻璃(體積比)為1∶0.8～1∶1，水玻璃模數(shù)3.1～3.3，濃度36～38Be，注漿壓力為1.0MPa。

3.5施工注意事項

(1)自進式錨桿進場時，必須對材質(zhì)進行檢驗，合格后才能使用。為確保自進式錨桿的施工效果，測量定位必須準確，搭設角度必須滿足設計要求，施工作業(yè)人員必須遵守隧道施工技術安全規(guī)則和鉆眼注漿作業(yè)操作規(guī)則。

(2)注漿必須按照操作規(guī)程作業(yè)，防止爆管對人身造成傷害；注漿順序按照由低到高、由上向下，交錯進行；注漿壓力應符合設計要求，若注漿量超限，還沒有達到壓力要求，就應該加大漿液濃度繼續(xù)注漿，持壓15min后停止注漿。注漿施工過程中，技術人員必須認真填寫注漿記錄，隨時分析和改進作業(yè)。

(3)小導管尾段與鋼架焊接，形成共同支護體系，提高支護效率。

(4)現(xiàn)場所有施工人員要求配戴相應的安全防護設備，現(xiàn)場各種機械設備要求有專人進行操作。安全員應隨時注意觀察圍巖變化，若有突變，所有人員必須立即撤離。

(5)加強圍巖量測，加密圍巖量測點，加大觀測頻率，及時上傳至圍巖量測監(jiān)控平臺，及時對數(shù)據(jù)進行分析，指導現(xiàn)場施工。

(6)若現(xiàn)場出現(xiàn)鋼架變形、拱頂?shù)魤K、涌水等情況時，應及時撤離施工人員、機械，待穩(wěn)定、安全后才能繼續(xù)施工。

3.6施工效果

最終確定的自進式錨桿結合超前小導管預注雙液漿的施工方案克服地質(zhì)條件差、埋深淺等不利因素，解決了淺埋段施工難題。在施工過程中未出現(xiàn)塌方、涌水等情況，在施工中通過監(jiān)控量測顯示，實施方案后拱頂下沉、周邊位移等項目變化情況均符合規(guī)范要求的范圍，安全、快速通過了淺埋段，得到了業(yè)主、監(jiān)理的好評，證明此方案實施非常有效。

4　結束語

隧道淺埋段因其埋設淺、地質(zhì)條件差，施工難度大，安全質(zhì)量難保證，現(xiàn)場施工過程中采用自進式錨桿結合小導管注漿施工技術，圓滿解決了施工存在的問題。針對淺埋段施工總結出以下幾點經(jīng)驗教訓：

(1)在施工過程中要做好地質(zhì)超前預報，圍巖量測要及時，起到指導施工的作用。施工中采用的各種施工方法和技術都應該是動態(tài)的，在動態(tài)施工中圍巖量測是很重要的環(huán)節(jié)，應根據(jù)不同的圍巖情況，及時變更支護方案和施工方法，并根據(jù)圍巖量測變形值及時調(diào)整施工工序間的步距。

(2)在隧道淺埋段施工時，一定要做好塌方、涌水等突發(fā)事件應急預案，確保施工過程中有序可控。

(3)掌子面圍巖較差，一定要加強支護盡快通過，及早封閉成環(huán)，盡量縮短圍巖暴露時間。

(4)自進式錨桿在處理此次淺埋段過程中起到了關鍵性作用，實際證明在后來施工中圍巖未出現(xiàn)滑塌，自進式錨桿形成了很好的棚護，也防止了初期支護大變形。

[1]關寶樹.隧道工程施工要點集[M].北京：人民交通出版社， 2005.

[2]劉志剛，趙勇.隧道隧洞施工地質(zhì)技術[M].北京： 中國鐵道出版社， 2001.

[3]JTJ042—94公路隧道施工技術規(guī)范.

On Construction Technology of Grouting in Shallow-buried Sections by Integrating Self-advancing Anchor with Small Pipe

MA Wen-ming

(China Railway 18thBureau Group CO., Ltd, 4thcompany, Tianjin 300222，China)

The shallow-buried section of Kang Jiatai tunnel of Majitang-Anhua highway in Hunan Province, whose gullies keep running all year around, has the shallowest buried depth of 5m. The geology of this section is gravel soil, strong weathered sandstone, joint development, and structural fracture development. Rock and soil consists of a small amount of Quaternary pore water and structural fissure water and more during the rainy season. Therefore, the construction scheme of grouting by Integrating Self-advancing Anchor with Small Pipe can help go through this complex geologic shallow-buried section fast, safely and efficiently.

shallow -buried section; self-advancing anchor; small pipe; grouting reinforcement

2016-05-16

馬文明(1984-)，男，吉林長嶺人，工程師，大學，主要從事路橋及市政工程施工與管理工作。

TD353+.6；U445.7+2

B

1673-0496(2016)03-0019-03

10.14079/j.cnki.cn42-1745/tv.2016.03.006