高速公路隧道施工安全步距范文

时间:2023-12-05 17:32:20

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高速公路隧道施工安全步距

篇1

关键词:施工沉降、稳定、下穿高速公路、双侧壁导坑法、数值分析、沉降

中图分类号:U238文献标识码: A

一、前言

随着我国人口的不断增多以及城市之间联系的进一步深化,社会对交通运输的要求也在逐渐的提高,加大我国铁路的建设力度,提高我国铁路行业的运输能力,对促进我国交通运输行业的发展有着重要的作用。近年来,随着人类对地下空间的不断开发利用,使得新建铁路隧道近距离穿越既有建筑物的现象越来越多,这就产生了隧道施工时既要保证新建隧道施工安全。目前,国内在山岭隧道穿越工程方面的研究主要是以现场监测手段为主,在施工过程中监测位置处的沉降及水平收敛位移值。在大量隧道开挖施工引起的地表沉降实测资料的基础上,归纳总结了隧道施工引起地表沉降槽的形状和控制参数,系统地提出了地层损失的概念和估算隧道开挖地表下沉的实用方法。公路路面沉降的影响及隧道施工过程中自身的位移受上覆高速公路及山体围岩影响的变化情况,为铁路隧道施工安全及既有高速公路行车安全提供理论依据。

二、防止浅埋铁路隧道施工沉降的重要性

在铁路工程施工的过程中,常常会遇到地质条件较为复杂的区域,为了降低铁路工程的施工难度,需要采用修建隧道的方法来确保工程的顺利进行。浅埋铁路隧道对工程的防沉降技术的要求较高,特别是在地表存在有建筑物的前提下,如何有效的降低施工过程中产生的地表沉降,是保证地表建筑物安全的基础。由于浅埋铁路的埋深较浅,因此其上部结构的稳定性与支撑能力均要弱于传统的隧道结构,一旦隧道发生沉降,不仅会威胁到隧道工程的正常施工,也会对地面的建筑造成严重的影响。因此,加强浅埋铁路隧道施工过程对地表沉降的防治力度,将隧道的施工过程对周边环境的影响控制在最低限度,对确保我国交通行业的快速稳步发展有着重要的作用。

三、数值计算结果分析

1、下穿隧道埋深对路基沉降变形的影响

铁路隧道下穿高速公路路基引起的路基沉降变形与隧道下穿深度有直接关系,因此针对于埋深很小的下穿隧道施工必须采取相应的技术措施,避免隧道上覆土层塌陷。随着隧道埋深的增加,施工引起地层损失和土体的再固结会加大,因此路面最大沉降值会有加大趋势,但当埋深达到一定深度后路面沉降不再增加甚至减小,最后隧道埋深对路面沉降的影响越来越小。随着隧道埋深的增加,路面沉降槽的宽度逐渐增加,但沉降槽的曲率变得越来越缓和。隧道跨度越大,施工引起的路基沉降变形也越大,但对沉降范围影响较小。沉降槽宽度与隧道埋深成正比,埋深越大,沉降槽宽度系数越大。

2、上覆土层模量对路基沉降变形的影响

高速公路路基主要由面层、基层和地基构成,每个构造层相对都是由均匀的材料组成,构造相对简单,因此数值计算只是分析上覆土层不同模量对既有公路路面的影响。当上覆土层模量较小时引起的路面最大沉降值很大,随着上覆土层模量增大,路面最大沉降值会急剧减小。在施工过程中采取提高上覆土层模量的方法可以有效地降低路面沉降量的发展,但不能明显降低路基的沉降范围。

3、上覆土层泊松比对路基沉降变形的影响

泊松比表示上覆土层侧向变形性质,随着上覆土层泊松比的增加,路面最大沉降值急剧增加,两者呈非线性关系,但沉降槽宽度参数的变化不大。分析主要原因在于泊松比表示上覆土层的竖向变形对横向变形的影响大小泊松比越大,土体侧向变形也越大,因此土层泊松比直接影响隧道开挖引起周围土层地层损失的大小,所以土层泊松比对路面沉降更比较敏感。

4、上覆土层土体强度对路基沉降变形的影响

土层内摩擦角对路基沉降具有较大影响,随着土层内摩擦角的增加,路面最大沉降值开始急剧减小,当摩擦角达到某值时,沉降量减小变得缓慢。

四、导致浅埋铁路隧道施工沉降的主要因素

1、铁路隧道的开挖面积

隧道的开挖面积在很大程度上决定了隧道需要支护的数量与密度。随着隧道开挖面积的增大,构成隧道的岩体或土体本身的强度有限,对上部提供的支撑力在达到一定程度后便很难有所提高。

2、施工地点土壤岩性的影响

隧道施工地点的地质岩性决定了土体的强度和稳定性,当施工地点的土壤强度较高,隧道上部结构对支护的要求相对较低,反之,隧道施工地点的土质为软土或湿陷性黄土,则会大大提高施工的难度。

3、地下水的影响

地下水含量丰富的地区,土壤的含水量也要明显高于正常地区,使其突然发生软化,湿陷性提高。即使排干地层内部的水分,也很容易导致原有的土体在失水的情况下内部应力发生变化,使土壤收缩干裂,降低上部结构的稳定程度。同时,隧道地基的承载能力不足也是造成隧道沉降的重要因素。

4、高速公路行车的影响

高速公路在重力和自身质量的作用下,会对下方的土壤施加一定的压力,一旦压力超过土壤的最大承载能力,便会导致土壤发生沉降。因此,高速公路的车辆行驶对施工沉降的影响力也是不可忽视的。

5、施工因素的影响

浅埋铁路隧道施工期间的支护质量对减小施工沉降有着决定性的影响,尤其是在浅埋隧道施工的过程中。此外,施工过程采用的方法也会在一定程度上影响隧道发生沉降的可能性,一旦施工方案设计不当,便会给工程的施工带来严重的负面影响。

五、控制浅埋铁路隧道施工沉降的有效措施

1、加强工程施工前期地质勘测的力度

加大工程施工前期地质勘测的力度,可以为施工计划的拟定提供充足的依据,从而了解施工过程中的重点与难点,并有针对性的制定出科学的方法与控制措施,为降低浅埋铁路隧道的施工沉降打下良好的基础。

2、详细了解高速公路与铁路隧道的关系

由于高速公路本身的性质以及车辆的运行均会对浅埋铁路隧道的施工沉降造成一定的影响,因此,详细的了解高速公路的施工状况与行车特点,对制定科学的施工计划有着重要的意义。

3、合理处置施工地点的地下水

铁路隧道施工地点的地下水会对当地的土质产生不良影响,降低土壤的承载能力,提高工程的施工难度。因此,在架设支护下水能够顺利流出,保证施工场地的干燥,避免围岩被地下水浸泡而发生软化。

4、对隧道进行超前支护

对浅埋铁路隧道进行施工时,对隧道进行超前支护能够在沉降发生之前对隧道的周边进行加固,能够有效的防止沉降现象的产生。在进行注浆的同时搭配大管棚超前支护技术,可以进一步的稳定隧道的围岩,加强隧道的抗沉降能力。

5、选择合理的开挖方式

在对下穿高速公路的浅埋铁路隧道进行施工的过程中,为了保证隧道基础的稳固,需要采用短台阶人工小步距的开挖方式,在开挖的同时做好配套的初期支护工作,减少工程施工过程中出现沉降的可能性。

6、做好隧道的支护工作

浅埋铁路隧道对沉降的抵抗能力较低,加之隧道需要下穿高速公路,因此更加提高隧道支护工作的难度,在隧道施工的过程中,应当重点加强高速公路下方隧道的支护工作,有效的防止了施工沉降的发生。

六、结束语

在浅埋铁路隧道下穿高速公路地段的施工过程中,采用超探测、预堵水、管超前、强支护、短进尺、早封闭、勤监测、备预案的思路对施工沉降进行控制,能够有效的降低隧道施工对高速公路产生的不利影响,确保高速公路与铁路的行车安全。

参考文献:

[1] 万先德:《太中银线吕梁山隧道下穿青银高速的现场监测》,《西部探矿工程》,2008年01期

[2] 王殿会 郝欣欣:《铁路隧道浅埋下穿高速公路施工技术浅析》,《福建建筑》,2009年09期

篇2

关键词:隧道工程;小净距;施工技术;预应力锚杆;监控量测

Abstract: in recent years, China's rapid development of highway construction and road transportation construction is one of the most important hub project, tunnel project in the process of highway construction in increases gradually, and the little interval tunnel because suitable for restraint, topography condition is relatively low cost and difficulty in construction and cycle are higher than the ordinary double double hole tunnel, already receiving more and more attention and application. Based on a project as an example, this paper analyzes the small interval tunnel construction and the key points of the technical difficulties, and summarizes the small interval tunnel key working procedure, the construction methods and the technical method and construction technology measures of small interval tunnel in urban backbone of application promotion provide a solid theoretical basis and reliable practice experience.

Keywords: tunnel project; Small interval; Construction technology; Prestressed anchor; Monitoring measurement

中图分类号:U45文献标识码:A 文章编号:

0 引言

现行《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)规定,两条平行隧道的净距不宜小于隧道外轮廓直径,在设计阶段,小净距隧道方案应尽量避免。但是,由于线路周围的既有建筑物基础、既有构筑物、既有隧道和其他条件约束,有时不可避免地采用小净距隧道方案。随着道路建设的发展,小净距隧道工程不断出现。小净距隧道施工技术无成熟的“工法”参照,因此,研究小净距隧道的施工技术具有重要意义。本文根据某小净距隧道工程实践,分析了小净距隧道围岩力学特征,以及小净距隧道的技术难点和对策,总结了小净距隧道的施工方法、施工工艺和技术措施。

1 工程概况

该工程全长约5.8 km,为双向4车道城市主干路,设计行车速度60 km /h,主要由隧道组成,其中的坝光隧道全长4 600m,左、右线隧道为分修的两条单洞隧道,中线间距一般为40m,出口地段线位间距变小,最小仅为6 m,尤其是该段为浅埋段,围岩风化严重,自稳性差,极易产生塌方。

出口洞口处微地貌为一低山丘陵,隧道左线出洞口处里程桩号K5+541,隧道左线轴中心线与山体等高线大致正交出洞;隧道右线进洞口处里程桩号为K5+538,隧道轴中心线与山体等高线成30°小角度斜交进洞,会有一定的偏压产生,均采用削竹式洞门。

隧道洞身围岩大部分为第四系覆盖层,下部局部为强风化凝灰岩,结构较为松散,自稳能力差,围岩级别均为Ⅴ级围岩,围岩极不稳定,极易坍塌。隧道洞口段ZK5+181~ZK5+541段、YK5+201~YK 5+538段均为浅埋隧道,经现场测量,洞顶埋深4~20m左右,隧道顶板上覆土层为强风化凝灰岩及第四系覆盖层。第四系覆盖层结构松散,围岩稳定性差,一般无自稳能力,容易发生松动变形、小塌方,进而发展成为大塌方。

调查现场地表为山体崩塌坡积层,土夹孤石、漂石,结构松散,沟系纵横,植被茂密,水量充沛。隧道于该段穿越某高速公路C段高架桥4#、5#、6#墩桩基和泄洪渠。隧道下穿某高速公路高架桥段,山体边坡地表被第四系覆盖,履盖层厚度较大,基岩受风化作用强烈,岩石较破碎,岩芯呈块状。隧道穿越地层岩性主要为残坡积亚粘土、强风化凝灰岩等。

2 小净距隧道围岩力学特征

该小净距隧道左右线均采用上下台阶法施工,左线隧道先掘。施工过程中的监测结果表明,右线隧道开挖引起先掘的左线隧道围岩应力剧烈变化,隧道偏压显著。

2.1 围岩应力状态复杂,施工中变化剧烈

监测表明,右线隧道开挖引起先掘的左线隧道围岩应力剧烈变化。左线隧道ZK5+520断面,由于右线上台阶开挖,两隧道间土体从较大的拉应力状态快速增大为很大的拉应力状态,再快速下降成为较小的拉应力,直至压应力。

右线隧道开挖引起两隧道间围岩内存在拉应力状态。土体和风化岩体的抗拉强度极低,拉应力状态的存在使隧道围岩处于极为不利的应力状态。因此,施工中保证支护与围岩的密实接触是十分重要的。

2.2 偏压显著

小净距隧道施工过程中隧道偏压显著,左线隧道ZK5+520断面,在右线隧道开挖后,靠右线拱腰围岩应力远小于另一侧拱腰,靠右线帮脚和底板存在较大的拉应力,而另一侧应力很小。

左线隧道ZS5+490断面,在右线隧道开挖后,靠右线拱腰围岩应力远小于另一侧拱腰。靠右线帮脚处围岩应力持续增加,远大于另一侧帮脚,形成显著偏压。随着隧道开挖过程进行,格栅钢筋应力和围岩应力变化明显,分布复杂;特别是两隧道之间的T型土体和相邻的两侧初期支护应力变化剧烈,状态复杂。

图 1 ZK5+520中夹岩柱加固图(单位:㎝)

3小净距隧道施工

3.1 施工难点

根据该隧道小净距隧道工程和其他小净距隧道工程实践,小净距隧道施工必须妥善解决以下技术难点:

(1)先掘隧道对后掘隧道的偏压影响。

(2)后掘隧道对先掘隧道的扰动影响。

(3)两隧道中间T型土体在两次开挖扰动情况下的稳定。

(4)两条隧道先后开挖引起的地面沉降等围岩变形控制。

(5)软弱岩土体问题:隧道出口处于风化岩体内,强度低,性质软弱,易受水的影响。

(6)浅埋问题:隧道出口段一般埋深较浅,属浅埋隧道。两条隧道先后开挖,容易引起地面沉降量过大等问题。

3.2 施工方法与技术措施

根据上述小净距隧道的围岩变形特点和技术难点,洞口开挖遵循“早进晚出”原则, 减少洞口仰坡扰动,维持仰坡稳定,及时施作防护及排水系统,尽量减少爆破开挖,必要时采取弱爆破方法进行,洞身设计、施工中必须尽可能减少对围岩的扰动,特别是对中间土(岩)体的扰动。同时,支护强度和刚度要大,支护结构的整体性要强,以限制围岩变形,保持围岩自身强度和承载力,促使围岩初期支护系统及时达到长期稳定。而且,要减少和控制先掘和后掘隧道开挖时的相互影响。总体目标是,合理利用围岩自承能力,保证围岩与支护结构共同作用。

因此,小净距隧道施工中,采用单一的、单方面的或局部的方法、措施难以达到上述目标和要求,而应在施工方法、施工工艺、支护形式与参数、特殊施工方法的应用等方面采用综合性技术、措施。其要点如下:

(1)施工方法主要采用台阶法、单侧壁导坑法或两者组合,并控制循环进尺;

(2)控制和减小开挖对围岩的扰动;

(3)左、右线隧道开挖面错开一定距离;

(4)提高支护的强度、刚度和整体性,控制围岩变形;

(5)两隧道前方土体和两隧道间T型土体预加固;

(6)加强先掘隧道支护,及时施作先掘隧道的二次衬砌,促使围岩支护系统及时达到长期稳定;

(7)及时施作仰拱,形成封闭支护结构;

(8)监控量测,信息化施工。

3.3 小净距隧道施工

小净距隧道工程,一次支护为喷锚网与格栅钢架,二次衬砌为钢筋混凝土。为防止该小净距隧道出口段中夹岩柱的岩体不均匀沉降、松动、垮塌等,进而对隧道上方运营的盐坝高速高架桥造成不利影响,在隧道里程K5+480~K5+520的中夹岩施作对拉锚杆进行加固。对拉锚杆采用Φ32精轧螺纹钢,间距为(纵向)1.2 m ×(环向)1.2 m;高强螺栓螺帽加垫板锁定;两端同时张拉,张拉力不少于100kN,张拉过程中要注意同一断面要间隔进行,避免局部压应力集中现象,张拉采用双控法,油压值的误差不得超过±2%,伸长量误差不得超过±5%(量测伸长量时注意岩体压缩,参照点不得采用垫板),施工中千斤顶端部不得站人,并加设防护措施。张拉后的钢筋在未灌浆前严禁触碰。张拉后及时按照设计灌注M25水泥砂浆,注浆设备采用双液浆机,在孔口处设置止浆阀,按照设计压力及时间进行严格控制。

3.4 施工工艺流程及操作要点

(1)当洞口长管棚施作完毕,管棚强度达80%以上,即可进行洞口施工,洞口首次开挖顶部弧形导坑( 型钢钢架基脚约在最大跨以上2.8m,以保证二台阶施工高度的可操作性)弧形槽挖高度为2.0m,纵向槽挖长度达L=0.8H(例×××隧道进口,泥盆系强风化粉砂岩,V级围岩,双向4车道,单洞开挖总高度:H=11.77m,总宽度B=18.06m)则顶部弧形槽挖纵向长度可达L=0.8×11.77+6.0=15.4(m),按L=16 m计。

(2)因其洞口段埋深很薄,敷设环状径向锚杆作用不大,且钢架距长管棚钢管很近,可掏现长管棚,用Φ22 螺纹钢筋将钢架与长管棚钢管牢固焊接,挂网喷混凝土,使初支和长管棚构成组合受力结构,增强管棚整体承载能力。

(3)采取一榀一挖,紧跟型钢、网喷混凝土,及时封闭,但必须注意型钢支撑基底地层的承载力,其基底必须硬实,不得松软、虚空。应作扩大基础处理,(如初支厚度为30㎝应扩大至45㎝,1.5

倍初支厚度),增大基底承载受力面积,清底时用风镐清挖,防止挖深、掏松.一般基底地层承载力大于0.25 M Pa。如软弱、有水应作注浆锚管加固。

(4)应加强锁脚锚杆的锁定作用,设对应扣拉锚杆,确保拱脚型钢架处应力分散在周边围岩内,强化喷混凝土质量,确保所喷混凝土与围岩紧密咬合,初支与围岩不得有空隙和空洞,否则作注浆处理。

(5)当顶部弧形导坑开挖达到0.8H +6.0m长度后,停止上一台阶施工,对称进行二台阶开挖,直达一台阶开挖面2.5~3.0m (两台阶之间步距),宽度为2.0~2.5m,侧导底达洞身最大宽度处(起拱线位置)。同样作扩大拱墙脚,加强锚脚锚杆。注意核心土边坡的稳定。

(6)对称开挖第三台阶,侧壁导洞宽度为2.0m,基底达仰拱底标高面,加强锁脚锚杆锚锁。

(7)平行清挖核心土,注意核心土纵向边坡的稳定性,确保施工安全。

(8)进行仰拱基底清挖,及时施作仰拱初期支护3~6m,形成初支闭合环。

(9)随即进行洞口处3~6m,仰拱钢筋混凝土和填充混凝土,形成洞口结构,锁定洞口。为洞身施工作为坚强依托支撑点,防止洞口变形,为施工提供安全保证。

篇3

关键词:隧道; 强透水砂砾地层; 袖阀管; 地表注浆

中图分类号:U45 文献标识码: A

一、工程概况

1、工程地质

青岛在建地铁隧道K7+058.286~K4+098.286,隧道上覆土最浅处仅有9.3m,上部地层富水,地下水发育,洞身通过地层主要为杂填土、粉质粘土、砂层、全风化花岗岩。

2、水文地质

本隧道浅埋段地下水类型主要为第四系孔隙潜水,含水层为砂层及全风化花岗岩,富水性较好,渗透性较强,补给较充足。

由于开挖过程中发现掌子面出水较大,为确保隧道浅埋段的施工安全,借鉴以往工程的施工经验,决定对该段采用地表袖阀管注浆加固。

二、袖阀管注浆方案设计

通过对地表垂直注浆,采用后退式袖阀管分段注浆工艺对本隧道洞身范围地层进行加固止水,待超前水平钻探孔(探水)及检查孔取芯试样强度达到要求后方可进行隧道正常开挖。

1、注浆加固范围

加固范围为纵向道K7+058.286~098.286,共 40 m;横向隧道开挖轮廓线外 5 m,即 22.8m;注浆深度为隧道拱顶开挖轮廓线以上 5 m,隧底开挖轮廓线以下2 m;钻孔采用等边三角形布置,间距为 1. 5 m × 1. 5m。本次设 26 排 19 列注浆孔,共 507 孔,其中周边孔84 个,中间孔 423 个。垂直注浆孔布置见图 1。

2、注浆参数

根据以往类似工程施工经验,注浆参数如表 1

3、注浆材料

注浆材料以硫铝酸盐水泥单液浆为主,普通硅酸盐水泥与水玻璃双液浆为辅,周边 2 排孔采用普通水泥 - 水玻璃双液浆,其他孔采用硫铝酸盐水泥单液浆。材料配比: 硫铝酸盐单液浆水灰比(W∶ C) 为0. 8∶ 1 ~1∶ 1;水泥 - 水玻璃双液浆水灰比(W∶ C)为0. 8∶ 1 ~1∶ 1;水泥 - 水玻璃体积比(C∶ S)为 1∶ 1;水玻璃浓度为 33 ~38 Be'。

4、注浆顺序

本次注浆顺序原则上采取由外到内约束 - 发散型方式,见图 2。

考虑地层以加固为主,总体上先注周边孔,然后注内圈孔,形成约束。即先通过外层间隔跳孔(按照注浆孔编号奇偶数跳孔)注浆形成类似网络结构,形成注浆骨架,再实施中间孔及内部孔注浆,从而实现地层注浆的逐步挤压密实作用。现场考虑地下水流方向,先对 3 个周边进行注浆,从而形成对中间部位水流方向的约束,留下一个边形成水流的排泄出口,注浆过程中逐步将水排出,从而提高整体注浆效果,有效控制浆液扩散区域,确保注浆后形成完整的注浆加固体。

5、注浆结束标准

5. 1分段注浆结束标准

单孔注浆采用双控标准。内部注浆孔为主: 注浆压力逐步升高,达到设计终压,并稳压 10 min 以上。外部注浆孔为主: 注浆终压虽未达到设计值,但注浆量已达设计注浆量的 120%。

5. 2全孔注浆结束标准

各分段注浆均按规定达到了注浆结束标准。

5. 3全段结束标准

1)设计的所有注浆孔均达到注浆结束标准,无漏注现象。2)在注浆薄区域钻设检查孔,其数量不少于总注浆孔数的 3% ~ 5%,检查孔满足出水量不超过 0. 2L/(min・m)。

三、袖阀管注浆施工

1、袖阀管注浆施工工艺流程

袖阀管施工工序和注浆工艺分别见图 3 和图 4。

1. 1钻孔

放线定孔位,按要求完成钻孔,安设好袖阀注浆管后,将套管拔出。钻孔中应注意“套管定位”、“泥浆循环护壁成孔”、“清孔”3 个环节控制。

1. 2安装袖阀管

在不注浆部位下 A 型袖阀注浆管,在注浆部位下B 型袖阀注浆管,底部加下闷盖。B 管为有孔管,并覆盖橡胶套。

下管前应注意: 必须在最下端一根 B 管上加下闷盖,然后利用丝扣连接下一根 B 管,直到连至注浆段长度。之后,开始连接 A 管,A 管连接至钻孔深度,并要求露出地面 10 cm。下管过程中应注意: 由于钻孔较深,下管时可将连接好的袖阀注浆管分段下入并保持竖直。待袖阀注浆管沿套管内壁下到钻孔底部后,在顶部加上闷盖,然后拔出套管进行封孔作业。

1. 3注套壳料

在袖阀管外花管与孔壁之间的环形间隙处下注浆管,在孔口上部2 m 孔段压入套壳,直至孔口返止浓浆为止。注浆比例,水∶ 水泥 = 1∶ 1. 5。止浆固管料采用速凝水泥浆,可用水玻璃或氯化钙做速凝剂。

1. 4注浆

注浆方式采取后退式分段注浆工艺。在注浆带内

由孔底进行注浆,注浆步距1 m。注完第 1注浆段后,将注浆芯管和止浆系统采用管箝上提至第2 注浆段,进行第 2 注浆段的注浆,依此下去,直至完成注浆带。注浆过程中应注意: 浆液凝胶时间的测定,确保注浆施工效果。

2、注浆设备

1)钻机。地面注浆选用 XY - 100 型钻机。针对砂砾较硬地层采用潜孔锤冲击钻进,见图 5。2)

袖阀管。袖阀管系统主要由塑料阀管(外管)、注浆芯管(内管)、橡皮套、密封圈等组成。每个灌浆长度固定为 30 ~ 50 cm,可根据地层情况调整灌浆长度,实现定量定尺控制灌浆。

四、注浆效果检查

1、注浆 p - Q - t 曲线

单孔分段注浆完成后,绘制 p - Q - t 曲线(见图6),根据曲线判断注浆效果。图 6(a)主要是外圈注浆孔注浆时所表现,其注浆压力较小,一般为 0. 5 ~1. 0 MPa,注浆速度为 50 ~60L/min。随着注浆的进行,注浆压力稍有升高,注浆速度略有降低,但表现不明显。当达到设计注浆量时,注浆终压不能达到设计终压值,而此时注浆速度仍表现为较大。图 6(b)主要是中间注浆孔所表现,这和注浆设计意图所采取的约束型注浆措施一致,达到了挤压密实的目的。在注浆过程中,开始时注浆压力为 1. 0 ~2. 5MPa,注浆速度为 40 ~60 L/min。随着注浆的进行,注浆压力呈曲线上升,注浆速度呈曲线明显下降,当达到设计注浆量时,注浆终压达到或超过设计终压值,注浆速度降至 10 ~15 L/min。

2、注浆前后涌水量对比

注浆前在掌子面钻设 3 个超前探水孔,出水量为4 ~10 m3/h。注浆完成后,钻设3 个检查孔。检查孔显示,出水已完全封堵,只有少量渗水。加固效果如图 7 所示。

3、检查孔检查

3. 1洞内超前水平钻探孔

注浆结束后,在掌子面上台阶拱部、左拱脚、右拱脚分别打超前水平探孔。由超前水平探孔来看,检查孔无水,成孔好。检查孔放置 24 h 后,仍无坍孔、无涌水、无出水现象,因此,可以判定注浆效果是良好的,能满足安全开挖要求。

3. 2检查孔取芯

注浆结束后,针对注浆薄弱环节进行检查孔取芯试验。现场进行了地表检查孔取芯检查,取芯表明,岩芯呈柱状,完整性好。钻芯取样如图 8 所示。检查孔技术统计如表 2 所示。

由表 2 可知,检查孔岩芯平均优良率达到 90%,有效地提高了地层整体性和完整性。由此判定,地层松散体被有效填充加固,满足开挖施工的要求。

五、讨论

1、合理的注浆方式设计

对于散粒体地层的加固方式较为集中在 PVC 管和袖阀管注浆方式上。受工艺方法限制,前者无法做到分段、反复、定量加固,导致浆液扩散不均、加固孔交圈范围不大、最终加固体形态不均(加固体在孔深方向呈葫芦状) 等问题。而后者能边提边注、定量定时、分段处理加固,适当的注浆压力和速度控制配以科学的注浆模式,则可以将其应用于更深、渗透性更强、胶结性差的散粒体地层。

2、富水地层加固止水注浆工艺

对于受地下水活动影响巨大的工程活动,应根据水力条件、加固体强度设计要求、投资水平等因素,综合确定注浆模式及孔口布置设计。即当水流较大时,原则上由下游到上游注浆,先对下游进行注浆截水,形成挡墙,防止浆液流失;当地层仅仅以加固为主时,宜先注周边孔,然后注内圈孔,形成约束,逐层挤密;当地层以堵水为主时,地层存在一定的水流影响,可先对 3个周边进行注浆,形成对中间水流方向的约束,留出 1个排水口,注浆逐步降水排出,从而提高注浆效果。本隧道洞身加固段尚未开挖,主要为避免地表冲沟及松散孔隙潜水影响,以堵水为目的,因此采用了约束 - 发散型注浆模式,待加固后隧道正常掘进。可见,注浆加固方式应充分结合工程目的,不可盲目选择注浆形式及孔口布置。

结束语

结合本工程加固实践,建议后退式袖阀管地表注浆宜在地表相对平坦开阔,待加固深度不易超过 30 m的地形条件下开展。对于仅以加固为主开展的注浆工程,尤其是存在地下水径流或排泄时,可灵活设计约束或排泄方式,加强水平超前探孔及岩芯取样探测即可取得良好的推广效果。

参考文献

[1]姜明君.袖阀管注浆法加固用于桥梁浅基础研究[J].建筑与预算,2014,03:72-77.

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