小導(dǎo)管超前支護(hù)在大坪子3#隧道塌方處理中的應(yīng)用

許明麗

（遼寧水利職業(yè)學(xué)院遼寧沈陽(yáng) 110122）

本文就大坪子3#隧道地質(zhì)塌方處理過(guò)程中采用小導(dǎo)管超前固結(jié)，形成管棚支護(hù)，重新成洞的成功案例，介紹了小導(dǎo)管的施工工藝，小導(dǎo)管注漿固結(jié)松碴重新形成應(yīng)力拱的經(jīng)驗(yàn)及理論。

一、工程概況

大坪子3號(hào)隧道位于錦屏二級(jí)電站對(duì)外交通專(zhuān)用公路上，為二級(jí)公路隧道，隧道長(zhǎng)189m，凈寬llm，開(kāi)挖跨度13.26m。隧道位于山脊中，經(jīng)過(guò)兩個(gè)沖溝，地表表層覆蓋1一20m的坡積碎石土，下伏炭質(zhì)板巖夾變質(zhì)砂巖。由于隧道比較短，所以全隧道幾乎都處在偏壓狀態(tài)中，且進(jìn)口段約120米均是在坡積碎石層中成洞，極易發(fā)生溻方。

塌方情況：在開(kāi)挖至K43+517樁號(hào)（進(jìn)口段離洞門(mén)81m）時(shí)，發(fā)生因支護(hù)不夠，而失穩(wěn)塌方事件，隧道頂部的坡積碎石土發(fā)生層層塌落，在隧道頂部形成到V形的塌方空腔后慢慢自穩(wěn)，塌方落在下部的碎石土對(duì)塌方空腔下部周?chē)膰鷰r起到反壓支撐作用，致使塌方范圍沒(méi)有進(jìn)一步擴(kuò)大。經(jīng)測(cè)量確定塌方范圍沿洞軸線方向約10m。

二、塌方處理方案確定

塌方處理方案：利用小導(dǎo)管超前支護(hù)在松散碎石土上重新進(jìn)洞方案，即不清除塌方堆碴（由于塌方堆碴對(duì)塌腔周邊的圍巖起到反壓支撐作用，如果清除堆碴，會(huì)發(fā)生更大面積的塌方，將難于控制），在塌方堆碴的洞頂部位打兩排小導(dǎo)管，進(jìn)行超前注漿，對(duì)隧道周圈的碎石土進(jìn)行固結(jié)，以形成支撐應(yīng)力拱圈，重新達(dá)到先超前支護(hù)，后開(kāi)挖成洞的目的。

具體內(nèi)容為：(1)噴射C25混凝土封閉洞碴巖面，10cm厚，以形成止?jié){面，防止小導(dǎo)管注漿時(shí)漿液流出碴體；(2)按50cm的間距架立18#工字鋼，在工字鋼的腹部開(kāi)孔，孔內(nèi)打雙排小導(dǎo)管，采用直徑φ42mm超前小導(dǎo)管注漿支護(hù)，并注水泥一水玻璃雙液漿，使拱部2－4m范圍內(nèi)巖碴固結(jié)成一整體；(3)短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)開(kāi)挖施工。考慮到經(jīng)過(guò)小導(dǎo)管超前注漿支護(hù)后，圍巖自穩(wěn)能力有所提高，業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理和施工四方共同會(huì)商，均贊成采用該方案，并取得了良好的效果。

三、小導(dǎo)管超前支護(hù)的工作原理

1、小導(dǎo)管的錨桿作用

小導(dǎo)管的錨桿作用原理主要是自身加固原理，主要有聯(lián)接原理、組合原理和整體加固原理三種。在本隧道中主要利用其整體加固原理。通過(guò)有規(guī)律布置的小導(dǎo)管，將隧道四周一定深度的圍巖進(jìn)行擠壓、粘結(jié)加固，組成一個(gè)承載環(huán)。

2、小導(dǎo)管的注漿通道作用

在小導(dǎo)管注漿技術(shù)使用過(guò)程中，注入圍巖的漿液是通過(guò)小導(dǎo)管上的注漿孔均勻地滲入到圍巖中的，故在小導(dǎo)管注漿技術(shù)中小導(dǎo)管充當(dāng)了漿液通道的作用。在塌方處理小導(dǎo)管注漿中，一般將小導(dǎo)管加工成花管，導(dǎo)管采用普通鋼管。漿液在壓力作用下通過(guò)小導(dǎo)管，注入圍巖以達(dá)到加固圍巖的作用。

四、小導(dǎo)管施工工藝及施工方法

（一）、小導(dǎo)管施工工藝流程圖

（二）小導(dǎo)管施工方法

（1）在塌方體的前沿10m，依照間距50cm的要求架立18#工字鋼，以補(bǔ)強(qiáng)該段的支護(hù)，以避免塌方范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，塌方處理段也按此間距立工字鋼，以配合小導(dǎo)管一起形成小管棚支護(hù)。

（2）花管加工制作： 超前注漿小導(dǎo)管（φ42×4）管頭切割焊接成25～30度的錐體，尾部焊接φ8 mm鋼筋加勁箍。小導(dǎo)管全長(zhǎng)6m，花管段長(zhǎng)5m，鉆6～10mm孔眼，每根4排孔，孔間距300mm，梅花形布置。

（3）注漿參數(shù)：注漿終壓：1～2 MPa；漿液初凝時(shí)間：60～120s；擴(kuò)散半徑：500mm；緩凝劑（Na2HPO4）摻量：2.0%～2.5%；小導(dǎo)管長(zhǎng)度：6m；外插角：10度及20度；注漿范圍：拱頂150度；孔深：6m；水玻璃濃度：35Beˊ；水泥漿濃度：（1.25～0.8）：1；水泥—水玻璃體積比：1：（0.5～0.1）；環(huán)向間距0.3m，不同外插角的兩交叉布置，縱向間距2m；每循環(huán)開(kāi)挖長(zhǎng)度不超過(guò)1m。

（4）超前注漿小導(dǎo)管安裝和注漿：在拱架起拱線以上，沿著開(kāi)挖輪廓線，按照外插角10度與20度（與錨固層巖面夾角不得小于5度）打入兩排超前注漿小導(dǎo)管；先施工外插角為10度這排小導(dǎo)管，待注漿結(jié)束后，已經(jīng)形成一道封閉的拱形圈，然后再在上部施工外插角為20度的另一排小導(dǎo)管，以達(dá)到加大注漿固結(jié)范圍，增強(qiáng)圍巖自穩(wěn)能力的目的。在注漿前進(jìn)行壓漿試驗(yàn)，確定合理注漿參數(shù)以指導(dǎo)施工，按照壓漿試驗(yàn)后的合理注漿參數(shù)進(jìn)行注漿，注漿完畢后進(jìn)行注漿效果檢查，并做好注漿記錄。小導(dǎo)管端部焊接在型鋼鋼架上，與鋼架共同作用，形成棚架支護(hù)系統(tǒng)。

（5）小導(dǎo)管注漿待凝不小于8小時(shí)后方可進(jìn)行開(kāi)挖施工，開(kāi)挖按進(jìn)尺小于1m來(lái)進(jìn)行控制，開(kāi)挖完畢后及時(shí)立型鋼拱架、打系統(tǒng)錨桿并噴C20砼支護(hù)。支護(hù)完畢后方可進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。

五、效果評(píng)價(jià)

通過(guò)對(duì)拱頂部位實(shí)施雙排小導(dǎo)管超前加固后，在隧道開(kāi)挖輪殼外2-3m范圍內(nèi)的坡積碎石被漿液很好的膠結(jié)為一體，形成拱形受力圈，提高了拱頂整體強(qiáng)度，有效地將上部傳來(lái)的應(yīng)力傳至兩側(cè)。

六、結(jié)語(yǔ)

在塌方處理時(shí)小導(dǎo)管超前支護(hù)的施工過(guò)程中，在適合注漿的圍巖地質(zhì)條件下，合理選擇小導(dǎo)管的直徑、長(zhǎng)度、外插角等參數(shù)將為保證超前支護(hù)的施工質(zhì)量起到很關(guān)鍵作用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]《水利工程施工》袁光裕，胡志根 主編水利水電出版社2009版

[2]宋元紅. 淺談水利水電工程建筑的施工技術(shù)及管理[J]. 黑龍江科技信息, 2010,(36)