德勝口隧道洞口地表注漿施工技術(shù)

 德勝口隧道洞口地表注漿施工技術(shù)

　　關(guān)鍵詞：德勝口隧道，地表，水泥漿液，注漿

　　 隧道施工中，洞口段圍巖一般比較破碎、地質(zhì)條件較差，應(yīng)遵循盡量減少對巖體擾動(dòng)的原則，以提高洞口段巖體和邊、仰坡的穩(wěn)定性。強(qiáng)調(diào)“早進(jìn)洞、晚出洞”，適當(dāng)延長洞口和隧道的長度,盡量避免對山體的大挖大刷，提倡零開挖洞口.讓隧道洞口周圍的植被得到妥善保護(hù),維護(hù)原有的生態(tài)地貌。洞門力求與自然環(huán)境、人文景觀相協(xié)調(diào)。在保持邊、仰坡穩(wěn)定的前提下，及時(shí)施作洞口，并在進(jìn)洞之前，結(jié)合洞口的實(shí)際情況，先作好洞口地表的防排水措施。在大斷面、淺埋和地質(zhì)條件差的情況下通常采用地表預(yù)注漿、超前長管棚注漿等預(yù)加固措施。

　　1工程概述

　　德勝口隧道進(jìn)京方向洞口處于十三陵鎮(zhèn)溝涯風(fēng)景區(qū)，為了減少對原有生態(tài)環(huán)境破壞，力求保持風(fēng)景區(qū)原貌，洞門采用削竹式洞門，減少邊、仰坡開挖。隧道洞口段近80m覆蓋層厚度僅2～14m。且覆土主要為為碎石夾粘土、碎石土、強(qiáng)風(fēng)化基巖，靠東側(cè)為山體，地勢較高，西側(cè)為沖溝，地勢較低。呈淺埋偏壓地勢。同時(shí)德勝口隧道開挖面積達(dá)154.5m2，屬超大斷面隧道，洞口暗洞施工條件極為不利，進(jìn)洞難度相當(dāng)大。

　　由于施工期間臨近冬季，為保證冬季隧道能正常施工，需盡早進(jìn)洞，通過多次組織專家論證，擬定對洞口淺埋偏壓段松散覆土采取地表注漿預(yù)加固，然后采用雙層小導(dǎo)管進(jìn)洞的方式。

　　2注漿加固原理

　　在地表用鉆孔機(jī)械打孔，通過鉆孔用一定的壓力將水泥漿液壓入土體孔隙、強(qiáng)風(fēng)化巖體裂隙中，碎石土孔隙、巖土層的界面、巖土的裂隙以及細(xì)顆巖體內(nèi)注入具有充填、膠結(jié)的漿液材料，經(jīng)過漿體的充填、壓密、滲透、劈裂等作用后，使巖土體洞穴、孔隙、裂隙被漿體充填，增強(qiáng)覆土強(qiáng)度、穩(wěn)定性和防水性，使隧道或地下工程能正常施工。

　　3注漿方法

　　采用雙層管雙栓法。雙層管雙栓法施工工藝：采用液壓潛孔鉆鉆孔成形后，拔出鉆桿撤走鉆機(jī)，然后向鉆孔中插入一根套管，該套管的節(jié)長33～50cm，其中開有小孔（即注漿孔），孔口外側(cè)用脹圈包好，當(dāng)孔內(nèi)加壓注漿時(shí)，脹圈脹開漿液從小孔中噴出進(jìn)入土層，不注漿時(shí)脹圈封閉噴射口，故土和地下水均被脹圈拒之噴射口之外，不會(huì)逆向進(jìn)入注漿管內(nèi)。

　　注漿時(shí)把兩端都裝有密封雙塞的注漿芯管插入上述外管中，由于注入壓力的作用漿液從兩組雙塞的中間經(jīng)噴射口脹開脹圈進(jìn)入土層中，逐次提升（或下降）芯管，即可實(shí)現(xiàn)逐段分層注漿。

　　4施工工藝

　　4.1注漿參數(shù)的選擇

　　4.1.1注漿范圍

　　注漿主要控制在碎石土層及強(qiáng)風(fēng)化基巖層，注漿加固圈為隧道開挖輪廓線以上4.5m。

　　4.1.2注漿壓力

　　周邊孔：0．5～1.0MPa；中間孔：1～1.5MPa。

　　4.1.3注漿材料及漿液

　　注漿材料：

　�、偎�泥：42.5級普通硅酸鹽水泥水泥。水泥不應(yīng)超過出廠日期三個(gè)月，受潮結(jié)塊不得使用，水泥的各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

　　②水：注漿用水通過試驗(yàn)不得采用PH值小于6的酸性水和工業(yè)廢水。

　　③注漿漿液：采用普通單液水泥漿，水灰比(重量比)（0．6～1.0）：1，調(diào)整水灰比，達(dá)到不同的終凝時(shí)間。

　　4.1.4孔間距及布置

　　孔間距：周邊孔孔距0.8×0.8m，中間孔孔距：1.0×1.0m，呈梅花型布置。

　　4.1.5漿液注入量

　　采用定壓和定量相結(jié)合的方法，根據(jù)圍巖孔隙率和填充率計(jì)算注漿量。

　　參考公式為：Q=∑(A•n*a%)。式中：

　　Q——注漿總數(shù)量，m3；

　　A——被加固圍巖的體積，m3；

　　n—被加固圍巖的孔隙率，％，

　　a—經(jīng)驗(yàn)充填率，%。

　　4.2施工工藝

　　4.2.1施工準(zhǔn)備

　　1）施工場地、測量放樣

　�。�1）平整場地：首先對于要注漿的施工場地進(jìn)行平整，然后進(jìn)行碾壓密實(shí)；

　�。�2）施工放線：按照設(shè)計(jì)布孔形式放出注漿孔位，并明確標(biāo)示出來；

　�。�3）鉆孔前，對注漿段測設(shè)橫斷面，在橫斷面圖上對每個(gè)鉆孔進(jìn)行放樣，標(biāo)明每個(gè)斷面上點(diǎn)位的鉆孔深度。

　　2）主要機(jī)具設(shè)備

　　序號(hào) 機(jī)械名稱 規(guī)格 數(shù)量（臺(tái)） 說明

　　1 鉆機(jī) JS-1100 5 超前勘探、鉆進(jìn)成孔

　　2 壓漿泵 UB-3 3 把配制好的漿液壓入巖層、土層

　　3 柴油機(jī) R175A 5 動(dòng)力

　　4 漿液攪拌機(jī) SM200 1 配制注漿用漿液

　　5 儲(chǔ)料桶 400L 1 儲(chǔ)存配制好的漿液

　　3）勞動(dòng)力組織

　　序號(hào) 組別 工作內(nèi)容 人數(shù)

　　1 技術(shù)員 安排任務(wù)、指揮施工，作好施工記錄 1

　　2 鉆孔 鉆進(jìn)成孔、下套管 10

　　3 注漿 制備漿液、注漿、封孔 5

　　4 試驗(yàn)員 檢查施工配合比、做試驗(yàn)塊 1

　　5 清運(yùn)組 清除樁頭及多余棄土、運(yùn)至棄土場 2　　

　　4.2.2鉆孔

　　鉆孔開孔直徑110mm，在土層過厚地段開孔130mm，鉆孔采用干鉆或無水反循環(huán)，注漿套管采用跟管鉆進(jìn)，直至軟粘土頂部。如無軟粘土層，鉆進(jìn)至基巖面下20cm，換徑91mm鉆進(jìn)，鉆進(jìn)至巖層基巖面以下設(shè)計(jì)要求部位。鉆孔施工按照先兩邊、后中間的施工順序，先進(jìn)行最遠(yuǎn)一排孔的施工，然后進(jìn)行最內(nèi)一排孔的施工，最后進(jìn)行中間一排加強(qiáng)孔的施工。在同一排，為防止相臨施工孔之間竄漿，采用間隔施工法，施工孔間距為5孔，即：先進(jìn)行1#、6#、11#、16#……孔施工，再進(jìn)行2#、7#、12#、17#……孔施工，按此順序，直到全排孔施工完畢。

　　4.2.3壓水試驗(yàn)

　　在兩側(cè)坡面第一個(gè)成孔作為壓水試驗(yàn)孔，以此孔的壓水量、終止壓力來確定注漿壓力、注漿量、影響半徑等注漿參數(shù)，同時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，確定合理的注漿施工參數(shù)。

　　4.2.4下套管與封堵

　　套管采用φ91mm鋼管，每個(gè)孔的套管從孔底向上4.5m范圍鉆設(shè)注漿孔，孔徑6～8mm，間距15cm，梅花形布置。芯管管采用φ76mm鋼管，與注漿軟管連接。套管與孔壁的間距1m范圍用砼封堵或用止?jié){塞，以確保注漿孔的密封性。

　　4.2.5注漿

　　注漿順序與鉆孔順序一樣：按照先兩邊、后中間的施工順序，先進(jìn)行最遠(yuǎn)一排注漿孔的施工，然后進(jìn)行最內(nèi)一排注漿孔的施工，最后進(jìn)行中間一排加強(qiáng)注漿孔的施工。在同一排，為防止相臨施工孔之間竄漿，采用間隔施工法，施工孔間距為5孔，即：先進(jìn)行1#、6#、11#、16#……孔施工，再進(jìn)行2#、7#、12#、17#……孔施工，按此順序，直到全排孔施工完畢。

　　1）注漿施工步驟及施工重點(diǎn)

　　（1）施工注漿應(yīng)先外側(cè)邊緣，后中心部位；

　　（2）土層注漿宜隔排跳孔、分層進(jìn)行注漿；

　�。�3）對于注漿效果較差地段應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充注漿。

　　（4）注漿壓力控制:注漿壓力一般控制在0.5～0.1MPa，最大壓力1.5MPa，當(dāng)注漿壓力超過1.5MPa時(shí)，可停止注漿；必要時(shí)可間歇式注漿。

　　2）注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

　　碎石層

　　（1）土層注漿初始的注漿量控制，每延米注漿量達(dá)到300～500升時(shí)即可轉(zhuǎn)放下一延米處注漿；

　　（2）注漿范圍中部的土層注漿壓力逐漸增加，當(dāng)注漿壓力達(dá)到1.0MPa，進(jìn)漿量明顯減少并持續(xù)30分種可終止注漿，當(dāng)注漿壓力達(dá)至1.5MPa即可停止；

　�。�3）注漿過程中發(fā)現(xiàn)冒漿暫停注漿，孔口封堵后繼續(xù)進(jìn)行注漿，但應(yīng)減少壓力或加濃漿液。

　　巖層

　　（1）當(dāng)注漿量小于20升/分，注漿壓力達(dá)到0.5～1.0MPa時(shí)，并持續(xù)30分鐘時(shí)；

　　（2）巖層裂隙不發(fā)育和巖層完整的鉆孔，注漿壓力達(dá)至1.0～1.5MPa，漿液難以注入時(shí)；

　�。�3）單孔注漿量達(dá)到平均注漿量1.5～2.0倍以上，且注漿量明顯減少時(shí)；

　�。�4）冒漿點(diǎn)已出有效距離3～５m時(shí)。

　　4.2.6注漿效果檢查

　　全部注漿完成以后7天，進(jìn)行注漿效果檢查和評定，不合格者進(jìn)行補(bǔ)鉆孔注漿。檢查孔不少于6個(gè)。

　　1）對注漿過程中的各種施工記錄資料綜合分析，注漿壓力和注漿量變化是否合理，是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

　　2）檢查孔是主要檢測質(zhì)量方法、取芯、肉眼判斷注漿固結(jié)質(zhì)量和抗壓強(qiáng)度測定，固結(jié)土體強(qiáng)度大于0.2Mpa。

　　5保證措施

　　5.1安全措施

　　（1）鉆機(jī)移位必須聽從統(tǒng)一指揮；

　�。�2）鉆機(jī)定位后必須墊實(shí)安穩(wěn)，三腳架要有防滑措施工，鉆機(jī)座于腳手架上應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

　　（3）注漿泵必須安裝回漿閥，并保持暢通,拆除注漿管路時(shí)，應(yīng)先打開回漿閥，釋放壓力；

　�。�4）鉆孔前期，應(yīng)做好對外協(xié)調(diào)工作，切實(shí)保證下部無管線，并制定切實(shí)可靠的措施，以保護(hù)好地下管線；

　　5.2、 質(zhì)量措施

　�。�1）嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求及國家現(xiàn)行規(guī)范施工。注漿孔位準(zhǔn)確無誤,注漿鉆機(jī)偏斜率不大于0.3%。

　�。�2）嚴(yán)格執(zhí)行注漿終結(jié)標(biāo)準(zhǔn)，注漿質(zhì)量主要由注漿壓力和注漿量所控制。

　�。�3）漿體經(jīng)攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?才能開始注漿,并在注漿過程中不停頓地緩慢攪拌,攪拌時(shí)間要小于漿液初凝時(shí)間,漿體在泵前需經(jīng)過篩網(wǎng)過濾。對普通攪拌機(jī)械攪拌時(shí),攪拌時(shí)間不少于3min。

　�。�4）對注漿情況進(jìn)行核實(shí)和準(zhǔn)確記錄。減少串漿、大量漏漿、冒漿等異�，F(xiàn)象，注漿壓力達(dá)設(shè)計(jì)要求，并按正常工序結(jié)束注漿。

　�。�5）各班交接時(shí),做到注漿孔移交、原始記錄核對移交,以防漏灌,發(fā)現(xiàn)問題立即糾正。

　�。�6）檢查孔是主要檢測質(zhì)量方法、取芯、肉眼判斷注漿固結(jié)質(zhì)量和抗壓強(qiáng)度測定，固結(jié)土體強(qiáng)度大于0.2Mpa。

　　5.3環(huán)境保護(hù)措施

　　本工程處于十三陵風(fēng)景保護(hù)區(qū)，需加大環(huán)境保護(hù)力度，減少對自然環(huán)境破壞。

　　（1）施工時(shí)，保持現(xiàn)場規(guī)范整潔，無用材料要及時(shí)收集整理歸位；

　�。�2）鉆孔注漿時(shí)，要隨時(shí)注意周圍的地面情況，避免漏漿造成水污染；

　　（3）注漿時(shí)及注水試驗(yàn)時(shí)，要把廢棄的水或漿液通過排水溝排入指定位置，沉淀過濾；

　　（4）結(jié)石及其他廢棄材料清運(yùn)至指定棄土場，不得隨意放置。

　　6結(jié)束語

　　德勝口隧道進(jìn)京線洞口地表注漿耗時(shí)45天，與洞口段明洞開挖同時(shí)進(jìn)行，從鉆芯取樣看，土柱被壓緊擠密，石柱裂隙充滿漿液，暗洞開挖過程中，土體自穩(wěn)性較好，易成拱，原設(shè)計(jì)采用CRD法開挖，后改為七部臺(tái)階法開挖，順利通過了洞口淺埋、偏壓段。大大縮短了開挖時(shí)間，節(jié)約了投資�！　�

　　參考文獻(xiàn)：關(guān)寶樹隧道工程施工要點(diǎn)集人民交通出版設(shè)