隧道工程富水段自進(jìn)式錨桿施工技術(shù)

(中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

1 工程概況

五峰城市連接線工程楊家沖隧道位于五峰縣漁洋關(guān)鎮(zhèn)曹家坪村，路線為穿越東北至西南向山嶺地帶而建設(shè)，為分離式隧道，其中楊家沖左線隧道的設(shè)計(jì)里程樁號為LBZK1+195～LBZK1+988，長度為793m，進(jìn)口段LBZK1+195～LBZK1+260為Ⅴ類圍巖，長度65m。在進(jìn)口段開挖支護(hù)至里程LBZK1+226.8時(shí)隧道拱頂右側(cè)出現(xiàn)垮塌，將已安設(shè)完成的1榀鋼拱架砸彎變形。洞身塌體股狀有壓地下水間歇式涌出，地表出現(xiàn)直徑約2m的漏頂。項(xiàng)目部根據(jù)專家咨詢會(huì)意見，組織實(shí)施了塌穴處理及LBZK1+228～LBZK1+260段部分地表鉆孔注漿及探孔施工，由于該段地層主要為殘坡積粉質(zhì)粘土夾碎石土，富含地下水，注漿效果較差。在坍穴處理完成，洞內(nèi)正在施工錨桿作業(yè)工作室時(shí)塌穴正前方發(fā)生二次坍塌，導(dǎo)致無法按照專家咨詢意見進(jìn)行洞內(nèi)長管棚及地表注漿施工。最后根據(jù)多方論證采取自進(jìn)式錨桿施工的方案，解決了隧道進(jìn)口Ⅴ類圍巖富水段施工難題，取得了比較好的效果。

2 總體施工方案

對于楊家沖隧道LBZK1+226.8～LBZK1+260富水段采取了如下處理措施：

(1)對上臺階掌子面進(jìn)行封閉注漿加固，具體參數(shù)為采用φ42mm的注漿小導(dǎo)管，長度5m，1.2m×1.2m梅花形布置；

(2)對掌子面后方LBZK1+224.8～LBZK1+226.8已施作初期支護(hù)2m的范圍做鎖口處理，具體參數(shù)為采用φ42mm的注漿小導(dǎo)管，長度5m，梅花形布置1.0m×1.0m；

(3)LBZK1+226.8～LBZK1+260段隧道超前支護(hù)采用φ76mm自進(jìn)式錨桿+φ42mm單層超前小導(dǎo)管。自進(jìn)式錨桿長12m，環(huán)向間距0.4m，在拱頂范圍布置37根，排距10m，前后排自進(jìn)式錨桿的搭接長度2.0m，外插角5°；超前小導(dǎo)管長4m，排距1.0m，環(huán)向間距0.4m，在拱頂范圍內(nèi)布置39根，外插角45°(如圖1所示)。自進(jìn)式錨桿及超前小導(dǎo)管采用水灰比為1∶1的水泥漿注漿加固，適量摻入水玻璃調(diào)節(jié)終凝時(shí)間，注漿壓力控制在0.5MPa～1.0MPa；

圖1 自進(jìn)式錨桿及超前小導(dǎo)管布置縱斷面

(4)將LBZK1+226～LBZK1+260段初期支護(hù)鋼支撐及系統(tǒng)錨桿縱向間距調(diào)整為50cm；

(5)注漿加固完成后，采用超前探水鉆孔，每次探水長度15m，開挖10m，保留5m開始下一次探水。

3 自進(jìn)式錨桿施工工藝

3.1 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→設(shè)備就位→安裝自進(jìn)式錨桿→開始鉆進(jìn)→錨桿到位→撤掉鉆機(jī)→接通注漿→注漿達(dá)到設(shè)計(jì)要求→暗洞開挖→下一循環(huán)。

3.2 主要施工方法

(1)施工準(zhǔn)備：首先測量放出錨桿位置，同時(shí)指導(dǎo)鉆機(jī)就位；

(2)設(shè)備就位：根據(jù)自進(jìn)式錨桿直徑和長度，采用ZGYX420B型鉆機(jī)鉆進(jìn)。依據(jù)每根自進(jìn)式錨桿的中心線、高程及錨桿的角度，安裝導(dǎo)軌及鉆機(jī)；

(3)安裝錨桿及鉆頭：鉆機(jī)定位完成后，將專用鉆頭和錨桿連接好，并連接好鉆機(jī)上的風(fēng)水管；

(4)自進(jìn)式錨桿鉆進(jìn)：為了確保錨桿的方向、坡度和精度，在進(jìn)行鉆進(jìn)前，測量人員對錨桿位置進(jìn)行放樣，放樣完成后，調(diào)整好鉆機(jī)角度開始鉆進(jìn)；

(5)錨桿接長：12m長的錨桿由4節(jié)3m長錨桿組成。在第一節(jié)3m錨桿鉆到位后，使用邁式錨桿專用連接套連接第二節(jié)3m長錨桿，依次完成4節(jié)錨桿的安裝，錨桿布置如圖2所示；

圖2 自進(jìn)式錨桿孔位布置

(6)撤掉鉆機(jī)：錨桿鉆進(jìn)到位后，鎖緊卡釬器，反轉(zhuǎn)鉆機(jī)，將錨桿從鉆機(jī)連接套卸下，移開鉆機(jī)。繼續(xù)鉆進(jìn)安裝下根錨桿；

(7)注漿：采用1∶1水泥漿液加水玻璃(玻美度35)雙液注漿，注漿壓力0.5MPa～1MPa，終壓2MPa。注漿順序原則上按由低至高順序灌注；遇有出水量較大的孔位時(shí)，則采用擠壓注漿法由兩側(cè)向中間順序灌注。

3.3 施工要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

(1)自進(jìn)式錨桿施工前必須噴射10cm厚的混凝土封閉掌子面，保證注漿時(shí)漿液不向掌子面外流出；

(2)自進(jìn)式錨桿鉆進(jìn)時(shí)嚴(yán)格控制錨桿的點(diǎn)位、仰角、鉆深，保證錨桿環(huán)向間距400mm，外插角5°，鉆深12m；

(3)錨桿鉆進(jìn)過程中，隨時(shí)注意觀察掌子面情況，如有出水現(xiàn)象，及時(shí)注漿，邊注漿邊鉆進(jìn)，以防突水事件發(fā)生；

(4)保證錨桿間連接牢固，不得有管節(jié)脫落現(xiàn)象。保證錨桿間的搭接長度2m；

(5)鉆機(jī)工作平臺搭設(shè)要牢固，錨桿鉆進(jìn)過程中加大仰角測量頻度，如超出允許范圍及時(shí)糾正，保證錨桿施工精度；

(6)嚴(yán)格控制注漿工藝，根據(jù)地層情況及時(shí)調(diào)整漿液配比。

3.4 超前小導(dǎo)管布置

超前小導(dǎo)管采用φ42×3.5mm鋼花管，縱向間距1.0m，環(huán)向間距40cm，長度L=4m。沿工字鋼環(huán)向設(shè)置39根，超前小導(dǎo)管角度控制在45°，前后排小導(dǎo)管呈梅花形布置，并保證注漿效果滿足設(shè)計(jì)要求。

3.5 暗洞掘進(jìn)施工

暗洞開挖采用三臺階預(yù)留核心土環(huán)形法開挖，核心土縱向長度不小于5m。土體開挖采用人工配合機(jī)械的開挖方式。隧道施工按照“先治水、管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測”的原則施工。改善隧道洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境，提高施工的機(jī)械化水平，盡可能減少洞內(nèi)作業(yè)人員。

每次開挖進(jìn)尺為1榀鋼架間距(50cm)，初期支護(hù)及時(shí)跟進(jìn)，減少掌子面及頂部開挖面長時(shí)間裸露，造成坍塌。

上導(dǎo)臺階開挖掘進(jìn)時(shí)，中臺階、下臺階、仰拱要及時(shí)同步跟進(jìn)，封閉成環(huán)。中、下臺階施工采用左右半邊跳槽開挖，邊挖邊支護(hù)，初期支護(hù)每段施做長度不得大于2m。

控制施工臺階長度，上臺階與中臺階之間臺階長度控制在5m以內(nèi)，中臺階與下臺階之間臺階長度控制在20m以內(nèi)。下臺階初期支護(hù)施工完成后，應(yīng)立即施做仰拱初支、仰拱混凝土及仰拱回填混凝土。

3.6 施工過程重點(diǎn)解決的問題

3.6.1 防止塌方工作

在自進(jìn)式錨桿施工期間，由于施作時(shí)間長，施工擾動(dòng)大，故防止掌子面滑移、坍塌非常重要，要及時(shí)封閉掌子面，做好頂部安全防護(hù)工作。

3.6.2 加大注漿壓力

在暗洞開挖時(shí)，圍巖自穩(wěn)能力相當(dāng)重要，因此，在注漿過程中適當(dāng)增加注漿壓力，使水泥漿充分?jǐn)U散，松散土體充分固結(jié)，保證暗洞施工安全。

3.6.3 加強(qiáng)排水工作

松散坡積碎石土層遇水軟化、易坍塌，掌子面及仰拱部位地下水要及時(shí)抽排，防止地下水浸泡基礎(chǔ)，造成初支沉降、變形。

3.6.4 加強(qiáng)安全防范工作

安全是一切工作的起點(diǎn)，在清渣、加固施工時(shí)洞內(nèi)照明、安全防范措施應(yīng)齊全，設(shè)專人觀察初期支護(hù)的變形情況，保證人員安全。

3.6.5 加強(qiáng)監(jiān)控量測

在隧道施工中監(jiān)控量測非常重要，在施工過程中及后半段暗洞開挖過程中加強(qiáng)洞內(nèi)的監(jiān)控量測工作，對該段區(qū)域的變形及時(shí)掌握，確保施工安全。

4 結(jié)語

楊家沖隧道進(jìn)口段位于坡積體上，臨近高壓線塔，地質(zhì)條件復(fù)雜，在隧洞掘進(jìn)過程中多次出現(xiàn)塌方、冒頂?shù)劝踩珕栴}，最后富水段Ⅴ類圍巖段通過采取自進(jìn)式錨桿施工，解決了富水段隧道容易塌方、冒頂?shù)燃夹g(shù)難題，取得了比較好的效果。