斜向注漿管棚在側壓力隧道施工中的應用

劉祖盛

(核工業井巷建設公司,浙江湖州 313000)

斜向注漿管棚在側壓力隧道施工中的應用

劉祖盛

(核工業井巷建設公司,浙江湖州 313000)

洞沖里隧道進口處于Ⅴ級圍巖地段,該地段地質裂隙發育、地下水豐富,隧道設計在山體的一側;由于設計未曾考慮偏壓的影響,在隧道施工過程中出現隧道邊、仰坡面開裂、滑動現象,洞內已經澆注完畢的二襯混凝土出現了開裂、錯臺;現場監控量測的數據出現拐點,通過研究分析確定為側壓力所致。根據現場的情況經過多個方案的分析、評價、對比后采用了地表斜向注漿長管棚施工方法解決了側壓力問題,取得了很好的效果。

斜向注漿管棚;側壓力;隧道施工

洞沖里隧道位于某進場道路1標段,全長815 m,樁號自 K0+653～K1+468。隧道進口 K0+655～720為Ⅴ級圍巖,長度65 m,含水量豐富,斷面大(全斷面207 m2),為嚴重的淺埋偏壓段。隧道在強風化板巖中通過,巖層受區域地質構造影響嚴重,節理裂隙發育,巖石呈碎石狀結構,結合力較差,可能產生較大的坍塌。

由于在本隧道施工的前期階段設計未曾考慮偏壓的處理措施,導致在開挖過程中圍巖失穩,隧道邊、仰坡面由于受偏壓作用出現滑動,洞內已經澆注完畢的二襯混凝土出現了明顯的朝偏壓方向的變形、錯臺,二襯混凝土出現嚴重的開裂現象。根據現場監控量測的數據,洞頂圍巖開始失穩。為了防止圍巖位移的進一步擴大造成失穩,必須對洞頂圍巖的偏壓現象進行處理。

1 施工中出現的問題

隧道開挖1115 m時地表監測數據發生拐點,之后地表和已經澆好的隧道二次襯砌先后出現裂縫。見圖1～5。

圖1 隧道進洞口地表監測點布置圖

圖2 1-1號點監測數據

圖3 2-3號點監測數據

圖4 進洞口地表出現裂縫

圖5 隧道內二次襯砌出現裂縫

2 應力分析

根據地質勘探報告提供的有關參數和支護材料有關力學參數,采用 FLAC2D中的 FISH語言進行編程計算得出下列應力圖(圖6～10)。

圖6 現況下水平位移圖

圖7 現況下垂直位移圖

圖8 現況下水平應力圖

圖9 現況下垂直應力圖

圖10 現況下剪力圖

通過位移圖(圖6、圖7)可以看出:在現有的加固方案下,水平位移最大值約8 cm,集中在坡面;垂直最大值約10 cm,在洞頂位置。垂直位移的數值大小與位置均與現場監測的情況一致。

通過應力圖(圖8～10)可以看出:在現有的加固方案下,存在明顯的偏壓,在剪應力圖中可以明顯看出,最大剪應力集中在隧道左上角,說明此處受擠破壞明顯。

3 處理方案及施工工藝

3.1 處理方案

采用 “108 mm斜向地表注漿管棚的處理方法,在洞口地表隧道軸線方向打設6排長25 m的“108 mm注漿管棚,排距210 m、間距210 m,向隧道右側傾斜,角度為45°。見圖11、12。

圖11 地表長管棚示意圖

圖12 地表長管棚平面布置圖

3.2 施工工藝

修筑施工平臺→孔位測量定位→鉆孔→驗收→安裝鋼管→注漿。

(1)首先利用機械修筑施工平臺,用全站儀測量定位確定每個孔位;

(2)采用CY-120型履帶式潛孔鉆機鉆孔,孔徑130 mm;

(3)用儀器檢測孔鉆誤差;

(4)成孔驗收合格后安裝注漿鋼管,鋼管采用絲扣連接,同一斷面內的接頭數不大于50%,相鄰鋼管的接頭至少錯開1 m;

(5)采用雙液注漿泵、隔孔注漿法注漿。

注漿液體為水泥漿-水玻璃漿液,注漿參數:水泥漿與水玻璃體積比為1∶0105,水泥漿水灰比為1,水玻璃濃度為35 Be′,水玻璃模數為214,注漿壓力 018～110 MPa,終壓 210 MPa。

4 處理效果

采用地表長管棚處理方法施工后,仍用上述程序進行計算,得出應力圖(圖13～17)。處理后的位移監測數據如圖18、19所示。

圖18 處理后的1-1號點監測數據

圖19 處理后的2-3號點監測數據

通過位移圖(圖13、14)可以明顯看出,水平位移由原來的最大值8 cm左右降為2 cm左右,并且最大值的位置也發生了變化,移到了坡頂;垂直位移最大值由原來的10 cm左右降為5 cm左右,最大位移移至洞頂,說明支護以后洞頂產生的正常的塌落拱,在洞內支護下即可保證隧道穩定。

通過應力圖(圖15～17)可以看出,經過斜向注漿管棚處理后偏壓應力明顯分散。

5 結語

地表斜向注漿長管棚施工完成后,監控量測的數據顯示位移變形數值變小,側壓力趨于穩定,隧道開挖施工后的位移值、收斂值均在規范允許范圍內,原來出現的變形、裂縫也沒有加大。

經實際驗證地表斜向注漿長管棚能夠有效地解決側壓力對隧道施工的影響。

[1] 馮勁,林廷松,周紅升.超長管棚施工技術在山嶺隧道軟弱圍巖中的應用[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2010,37(11):73-75.

[2] 吳璋.管棚帷幕注漿法在含高壓氣體巷道掘進中的應用研究[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2009,36(11):72-75.

[3] 趙憲富,施澤龍,臺沐禮.長春火車站南北地下通道管棚支護施工工藝[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2009,36(3):79-80.

[4] 徐建軍.采用大管棚超前支護技術處理青-萊高速公路毫山峪隧道塌方[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2009,36(2):79-81.

[5] 曹祖寶,朱明誠,王輝.管棚帷幕注漿法在煤礦巷道穿越破碎帶中的應用[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2008,35(8):78-81.

Application of Slant G routing Pipe Roof in Lateral Pressure Tunnel Construction

L IU Zu-sheng(Nuclear Industrial Well and Tunnel Construction Company,Huzhou Zhejiang 313000,China)

The entrance of Dongchongli tunnel is located atⅤclass surrounding segment with the geological fracture development and abundant groundwater,and the tunnel was designed to construct on one side of the mountain body.As the side pressure was not be considered in the design,the fracture and sliding occurred at the side of the tunnel and the front slope during the tunnel construction;cracking and dislocation happened in the second grouted lined concrete in the borehole and the turning point appeared in situ monitoring data.By the study and analysis,it was de2 termined that all these were caused by side pressure.According to the field situation,the analysis and evaluation were made on several schemes;by the comparison,slant grouting long pipe roof was adopted to solve the side pres-sure with satisfied effect.

slant grouting pipe roof;side pressure;tunnel construction

U455.49

A

1672-7428(2011)08-0076-04

2011-01- 12;

2011-05-08

劉祖盛(1961-),男(漢族),江西人,核工業井巷建設公司工程師,地下工程專業,從事市政工程、公路隧道等施工工作,浙江省湖州市環渚路666號,hgyliuzusheng@163.com。