隧道长管棚帷幕注浆处理大型充填富水溶腔施工技术.doc

隧道长管棚帷幕注浆处理大型充填 富水溶腔施工技术 〖摘 要〗阐述了马鹿箐隧道正洞出口长管棚帷幕注浆处理大型充填富水溶腔施工技术，并对注浆效果进行了评价，总结了处理大型充填富水溶腔时的施工设计和施工工艺。 〖关键词〗隧道 长管棚帷幕注浆 大型充填富水溶腔 效果评价 1 工程概况 鹿箐隧道Ⅰ线隧道长7879米，隧道左侧30米设置平行导坑，并扩建为Ⅱ线隧道。隧道内为单面坡，坡度为15.3‰。隧道洞身通过广泛分布的可溶岩地层，溶岩发育强烈，水文地质条件，地质构造复杂。正常涌水量170254m3/d,最大涌水量为823961m3/d. 2006年1月21日出口平导PDK255+978掌子面发生突水。为了保证施工和运营期间的安全，在隧道进口位于平导左侧20m设置泄水洞一座，全长4701m，。进口工区在2008年4月11日发生突水。其后又多次发生突水，进口突水跟降雨量联系密切。 1．21突水前，出口平导施作了11孔超前水平探孔，正洞施作了4孔超前水平探孔。4.11突水前，进口泄水洞施作15孔泄水孔，平导施作12孔地质探孔、50孔泄水孔，Ⅰ线正洞施作12孔地质探孔及132孔帷幕注浆孔。根据以上探孔、设计院综合物探资料、马2孔钻孔情况，分析得出溶腔基本情况是：溶腔纵向长17～47m（正洞DK255+928～＋975长47m、平导PDK255+960～＋985长25m 、泄水洞XDK255＋982.5～＋999 长17m），横向宽大于55m，向下发育至隧底以下约50m，拱顶以上发育大于25m。 溶腔内的充填物性质为淤泥质黏土夹砾石，局部夹碎石、块石。 根据 06年1月以来对多个水文观测点位以及降雨情况长期观测显示：泄水前后马2孔水位标高由最大1130降至淤泥面1020以下，隧道内最大静水位压力由1.6MPa降至接近0MPa。发生较大降雨后，进口泄水洞水量增加，泄水洞出水量与降雨量比较吻合；在强降雨后，溶腔内补给量很大，隧道出口会出现涌水，呈倒灌现象。 2 施工设计 2.1 注浆设计 根据溶腔内充填物质情况，为保证施工安全和工程后期使用，通过理论计算和工程类比，出口对DK255+978～+955段采取全断面5米加固圈帷幕注浆＋拱墙大管棚＋超前小导管预注浆的综合超前支护方式加固溶腔体。注浆参数如表1所示. 表一 注浆参数表 序号 参数名称 正洞 1 加固范围 DK255+955~+976段隧道开挖轮廓线外5m范围内的溶腔充填物 2 扩撒半径（m） 2m 3 前进式注浆分段长（m） 预设计3~5m（根据现场钻孔情况适时调整分段长度） 4 注浆压力（Mpa） 2.0~4.0 5 注浆速度（L/min） 5~100 6 围岩孔隙率（%） （1）破碎围岩：5~8% （2）溶腔填充物：20~30% 7 浆液充填系数 0.8以上 8 浆液损耗系数 0.1~0.2 在终孔设计时，为达到设计加固范围内溶腔体的加固要求，按照均匀布孔的原则，在终孔掌子面共需布置帷幕注浆孔98个，数量相当多，为了有效地减少钻孔数量、提高注浆效果、方便现场施工和降低工程费用，将设计的管棚孔部分兼用作注浆孔。 在开孔位置设计时，考虑到钻孔注浆平台的结构和钻机的性能，为了方便施工，同时使得每台钻机的工作量大致相同，防止管棚和注浆孔交叉，根据管棚孔和注浆孔的角度，将注浆孔大部分布置于管棚孔外围，只在管棚内布置少量水平注浆孔保证开挖断面的加固。考虑到钻孔注浆平台的结构和钻机的性能，开孔位置进行现场布置。 最终设计帷幕注浆孔77个，管棚兼注浆孔21个，共计98 个。注浆孔开孔直径133mm，终孔直径93mm；孔口管采用Φ125mm钢管，管长2m，管棚导向管采用Φ150mm钢管，管长2m。孔口管和导向管埋设牢固，并在管口焊接法兰盘，方便止浆。 2.2 管棚设计 通过管棚进行注浆加固，一则增加管棚支护刚度，二则通过管棚注浆，加固管棚周围淤泥质粘土，形成连续密闭管棚喇叭桶形支护结构，避免或减少施工期间淤泥和岩溶水通过管棚间隙涌入开挖空间形成危害。 DK255+946～+978段拱墙设置超前长管棚预支护，管棚长32m，管棚外插角4°，钢管采用Φ108（壁厚10mm）热轧无缝钢管，每根钢管内设3根通长的Φ16钢筋，管棚施作完成后采用水泥浆全长封管；管棚孔环向间距0.3m。 兼作注浆孔的管棚孔共21个，该部分孔注浆完毕后再施作管棚。 设计参数： ①导管规格：外径108mm，壁厚10mm，热轧无缝钢管； ②管距：环向间距30cm； ③倾角：外插角4°； ④注浆材料：水泥单液浆和水泥－水玻璃双液浆； ⑤设置范围：拱部及边墙； ⑥长度：32m（DK255+978～＋946）。 ⑦数量：共97根管棚.其中21根管棚孔位（间距150cm）同时用于分段前进式帷幕注浆,