后退式分段注浆在汤口隧道出口病害处理施工中的运用.pdf

收稿日期：2009-06-22 作者简介：王翔（1973-），男，汉，安徽歙县人，学士，工程师，研究方向：道路工程。51 第8卷 第3期 石家庄铁路职业技术学院学报 VOL.8 No.32009 年 9 月 JOURNAL OF SHIJIAZHUANG INSTITUTE OF RAILWAY TECHNOLOGY Sep.2009 后退式分段注浆在汤口隧道出口后退式分段注浆在汤口隧道出口 病害处理施工中的运用病害处理施工中的运用 王 翔 郑立敏（中铁十八局集团有限公司 天津 300222）摘要：摘要：结合铜（陵）黄（山）高速公路汤（口）屯（溪）段汤口隧道出口病害处理施工实践，重点介绍后退式分段注浆工艺。关键词：关键词：隧道出口 浅埋段 病害处理 后退式分段注浆 中图分类号：中图分类号：U457 文献标识码：文献标识码：A 文章编号：文章编号：1673-1816(2009)03-0051-04 1 工程概述 1 工程概述 汤口隧道全长 1175.6 m，为单洞双向隧道，位于铜（陵）黄（山）高速公路汤（口）屯（溪）段汤口互通内 A 匝道上，是进出黄山风景区的必经之路，为曲线型长隧道。隧址区属于构造侵蚀中山区，隧道出口为浅埋地段，地表自然坡度 40，上覆残坡积层，下伏基岩为强风化粉砂岩，岩层产状与坡向一致，节理及风化裂隙极其发育，岩体呈碎石状松散结构，且该地区雨季平均降水量 2 000 mm，地下水量丰富。汤口隧道自 AK1+770 起采用台阶法施工，上台阶预留核心土环向开挖法掘进，按类围岩加强段衬砌支护类型进行支护，循环进尺控制在 1.0 m，初期支护紧跟掌子面。上半断面隧道开挖至距出口 45 m 处，因围岩突然变化出现冒顶塌方。主要表现为洞顶山体地面下陷，形成漏斗型坑穴，其大小为长 15 m，宽 12 m，深 2.6 m，塌方处隧道洞顶覆盖层厚约 37 m。2 处理方案的确定 2 处理方案的确定 经多次讨论研究认为汤口隧道出口坡体为一古冲沟，且探槽揭示该段山体含石多层与含泥多层交互出现，含石多层有架空结构，该类型地质经雨水渗透后易发生整体滑塌，根据我局以往类似病害处理施工经验，汤口隧道出口病害山体采取的措施有：（1）塌方后，立即安排人员在 AK1794AK1791 处拱部布置沉降观测点，经监控量测洞内拱顶下沉速率 56 mm/d，水平收敛最大 57 mm/d，地表下沉速率最大达 35 mm/d，施工情况相当严峻；（2）临时紧急处置方案：包括坑穴覆盖，设置临时截水沟，坑穴夯实回填等；（3）洞内处置措施：包括塌方体注浆及已完初支段径向注浆；（4）塌方段地表及仰坡均采用后退分段式注浆进行注浆处理，加固该坡体，提高边坡的稳定安 石家庄铁路职业技术学院学报 2009 年第 3 期 52全系数，在完成坡体注浆前，不得进行隧道开挖工作；（5）出洞口在原设计的基础上增设 40 m 长1086 mm 长管棚和套拱；（6）台阶分部法开挖，强支护、勤量测、紧衬砌施工。以下仅介绍塌方段地表预注浆加固中运用的后退分段式注浆工法。3 后退分段式注浆 3 后退分段式注浆 3.1 主要工艺流程 3.1 主要工艺流程 钻孔：根据设计要求，对准孔位，根据不同入射角度钻进，要求孔位偏差不大于 2 cm，入射角度偏差不大于 1；注入浆液：成孔后，开始注浆，注浆终压 4.0 MPa；拔出注浆管，封堵注浆孔：采用粘土或其他材料封堵注浆孔，防止浆液流失；冲洗注浆管：注浆完毕，应立即用清水冲洗注浆管，必须采取适当措施处理废水，搞好清洁工作；转入下一孔位施工。3.2 施工方法 3.2 施工方法（1）注浆范围：注浆范围为路线中心线左右各 11 m，竖向垂直地表以下平均 40 m 范围内注浆加固。（2）注浆人员安排及主要机械。劳力安排（表 1）表 1 主要作业人员表 序号 工 种 数 量 备注 1 安全员 1 2 质检员 2 旁站 3 钻孔工 8 4 注浆人员 8 5 电工、电焊工 2 6 架子工 4 7 普工 10 8 小计 35 注浆主要机械（表 2）（3）搭设钻孔平台及钢管加工 采用脚手架平台，分排作业平台长 28 m，用 150205 cm 方木满铺。脚手架钢管为505 mm，长 46 m。为保持支架稳定，设缆绳 8 根，钢管底部设方木垫块。注浆管采用896 mm 钢管，单根长度 40 m，管节间用丝扣连接，安装时分奇数管、偶数管将接头错开，使纵向同一截面处钢管接头数不大于 50%，用潜孔钻机风动旋转顶管入孔。注浆管距孔口 4 m 不布设孔眼，其余管壁每隔 15 cm交错布眼，直径 10 mm，孔心间距为 200 cm，梅花状布置。在钢花管安装后，管口用麻丝和锚固剂封2200图 1 地表注浆孔位横断面布置示意图 图 2 地表注浆孔位平面布置示意图 第 3 期 王 翔，等 后退式分段注浆在汤口隧道出口病害处理施工中的运用 53堵钢管与孔壁间空隙，钢管自身利用孔口安装的封头将密封圈压紧，压浆管口上安装三通接头。表 2 主要施工机具表 序号 机械名称型号 单位功 率数量 备注1 潜孔钻机SY-1 台11 kW3 1 台备用2 内燃空压机 台 17 m3 1 GUB3 台 1 3 注浆机 ZCSYB 台1 最大压力 8 MPa 4 卷扬机 Y160M-4 台 11 kW 1 运输能力 2 t 5 抽水机 台 15 kW 1 6 打夯机 PZH20B 台 11 kW 1 7 移动台架 自制 台 2 （4）钻孔 采用2台SY-1型潜孔钻长螺旋干钻法钻孔施工，内燃空压机供风。严禁采用带水钻进，以免山体内大量积水，影响山体稳定。对于孔壁易滑塌的钻孔，采用跟管钻进法施工（跟管直径110 mm），待注浆管放入跟管后，跟管方可取出。（5）注浆浆液的确定（表3）表 3 汤口隧道出口地表注浆配比试配汇总表 平均强/MPa 序号 配比种类 配合比/kg/m3 实测容重/kg/m3实测稠度/S7d 备注 1（W/C=0.6）水泥浆 水泥水=1056:634=1690 13 22.7 浆液不分离，性能良好2（W/C=0.7）水泥浆 水泥水=946:662=1608 11 19.9 浆液不分离，性能良好3（W/C=1.00）水泥浆 水泥水=680:680=1360 7 13.7 浆液不分离，稠度较小4（W/C=0.72）1:1 水泥 砂浆 水泥砂水=875:875:630=2380 15 18.8 砂过筛，浆液性能良好；砂浆不分离、不沉淀 5（W/C=1.00）1:1 水泥 砂浆 水泥砂水=676:676:676=2028 12 13.2 砂过筛，浆液性能较差；砂与水泥浆易分离、易沉淀 注浆浆液经现场试验比较，水泥砂浆在注浆过程中易发生堵管现象，且注浆量基本达不到设计要求，对碎石土体固结效果较差。在对3种水泥浆各项指标进行对比、分析后，我部决定选用30#水泥浆（水灰比采用0.6，施工配比为水泥：水=1 056634（kg/m3），水泥为普通32.5硅酸盐水泥）。成孔后注水数分钟（注水量由小到大），测定吸水量，并清洗岩层裂隙。（6）注浆（图3）图 3 注浆工艺流程图 石家庄铁路职业技术学院学报 2009 年第 3 期 54注浆方法采用分段后退式注浆，其注浆工艺为：将带有止浆塞的芯管和顶管连接后插入到注浆管相应位置，顺时针旋转芯管上的法兰盘，使止浆塞膨胀，以达到止浆效果。连接注浆管路，采用注浆泵向孔内注浆，每次注浆段长选择为1.52 m，即第一段注浆完成后（注浆压力逐步升高，当达到设计终压并继续注浆20 min以上），反时针旋转芯管上的法兰盘，使止浆塞恢复到原状，将芯管后退1.52 m，进行第二段注浆（注浆压力逐步升高，当达到设计终压并继续注浆20 min以上），如此下去，至将整个注浆段完成。注浆完毕后，采用10.72水泥砂浆充填管内。注浆终压4.0 MPa（附注浆旁站记录表）。注浆时，将根据现场实际情况适当加入特种材料以增加可灌性和早期强度；注浆顺序为：先注边孔，形成止浆墙，然后横向每隔3个孔注一个孔，纵向每隔2个孔注一个孔，依次而注，最后注满所有孔。（7）质量控制 所有工程材料使用前必须进行分批量检验合格后方可投入使用，杜绝不合格材料进入现场；检查孔应进行取样检查。检测固结体抗压强度，浆脉渗透状况和固结质量；检查孔注水试验，即注浆前后注水量比较；测定注浆渗透状态和固结状态；在实施注浆过程中的异常情况进行分析和制定处理措施；严格控制地表预注浆的质量，这是该隧道出口病害处理的关键。3.3 注浆效果评定 3.3 注浆效果评定 对注浆过程中各种原始资料综合分析，注浆压力和注浆量是否达到设计要求；设检查孔，每1015 m设一检查孔，检查孔取岩芯，观察注浆填充情况。共钻50个检查孔，根据钻孔取芯、水泥含量、均匀程度、联结情况来评价检查结果，发现效果好的有40个，占80%；较好的9个，占18%；差的1个，占2%，总取芯合格率达98%。从取样现场情况来看，注浆浆液扩散半径为1.5 m，大于设计。浆液主要按层分布，在0.320 m，范围内呈不规则的团状或柱状；2035 m呈薄片状，浆液沿软弱层、不同土层的结合面和裂隙挤入或填充并形成水泥结石，厚度25 cm，少数达到1020 cm。浆液凝结后室内试验强度大于5 MPa，取部分检查孔作注水实验，发现其吸水量平均为0.2 L/min.m。以上检查说明土层有了明显的胶结状过渡带，达到了固结碎石土体的目的，注浆效果是成功可行的。4 结语 4 结语 现汤口隧道已全部完成，施工进度、施工质量均得到业主的好评，且山体经受住了雨季的考验,，洞内围岩变形量符合规范要求，说明采取以上技术措施，对于处理山体病害是行之有效的，这为今后类似的工程提供了有益的参考。The Application of Back-type section Grouting in Disease Treatment of Tangkou Tunnel Export WANG Xiang ZHENG Li-min(China Railway 18 Bureau Group Co.Ltd Tianjin 300222 China)Abstract：The disadvantage of tunnel export in superhighway soup disease that combines lately-built copper Ling to go to yellow mountain manages construction fulfillment,the point introduces countermarch the type cent segment to note the cement syrup liquid craft.Key words：Tunnel export Shallow section Disease treatment Back-type sub-grouting