CN114483109B - 穿越隧道断层破碎带的帷幕注浆超前大管棚贯通施工方法 - Google Patents

穿越隧道断层破碎带的帷幕注浆超前大管棚贯通施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及建筑施工领域，具体涉及一种穿越隧道断层破碎带的帷幕注浆超前大管棚贯通施工方法。通过帷幕注浆覆盖，使开挖轮廓线外5m范围内的断层破碎带围岩凝结，形成一层外壳，以防止溜塌及突涌，同时拱墙范围内打设超前大管棚，增强超前支护的强度与稳定性。本发明能够加强断层破碎带围岩的整体性、稳定性，减少溜塌、突涌发生的情况，降低施工风险，同时降低工期成本。

Description

穿越隧道断层破碎带的帷幕注浆超前大管棚贯通施工方法
技术领域
本发明涉及建筑施工领域，涉及一种穿越隧道断层破碎带的帷幕注浆加超前大管棚贯通施工方法。
背景技术
云南省西双版纳地区由于板块运动比较活跃，断层构造体系规模大、延伸性远，分布广。受应力的影响，断层破碎带内部岩体往往整体性差，物质组成复杂,可影响破碎带岩石的固结程度。泥质、铁质胶结的断层破碎带最为常见，稳定性也最差。该类岩体在施工扰动及长时间暴露下易发生坍塌，施工安全风险大。传统隧道的支护方法无法满足这种特殊围岩地质的施工，常用的小导管超前支护长度较短，注浆扩散半径小，加固范围有限，稍有不慎极易造成局部溜塌、突涌。单纯的管棚超前支护注浆效果不太理想，开挖后能看到浆液但是较为分散，没有形成整体。施工存在较大的安全风险，进度缓慢。
发明内容
为克服传统隧道支护方法所存在的以上问题，本发明提供一种穿越隧道断层破碎带的帷幕注浆加超前大管棚贯通施工方法。该工艺可提高断层破碎带隧道贯通施工的安全性，降低施工安全风险。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：穿越隧道断层破碎带的帷幕注浆超前大管棚贯通施工方法，其特征是，通过帷幕注浆覆盖，使开挖轮廓线外5m范围内的断层破碎带围岩凝结，形成一层外壳，以防止溜塌及突涌，同时拱墙范围内打设超前大管棚，增强超前支护的强度与稳定性。具体包括以下步骤：
⑴断层待开挖段剩余一定距离时，暂停两侧作业面施工，对掌子面进行封闭，对两侧台阶的坡度及长度进行修整，作为管棚钻机作业平台；
⑵对剩余待开挖段采用两端超前帷幕注浆交叉覆盖，分别在两侧设置止浆墙，墙高根据台阶高度确定，为避免后续帷幕注浆压力过大确保止浆墙的稳定，止浆墙与围岩间环向设置φ22砂浆锚杆连接，锚杆长3m，基岩端设置φ76钢花管连接，锚固长度2m，止浆墙内锚固长度1m，环向间距1m，共2排，同时对前方打设泄水孔，将断层破碎带的裂隙水排出。
⑶单侧帷幕注浆加固长度为25m，注浆加固范围为开挖轮廓线外5m；考虑到断层段破碎易坍孔，采取集束多段水平袖阀管前进式注浆，设7环注浆孔，共计58个，钻进至设计孔深，退出钻杆，把3段袖阀管送入孔内；每根袖阀管前端5-7m为注浆段，设置直径8mm溢浆孔，溢浆孔断面间距为75cm，底端15cm加工成尖锥状，分节下放，满焊连接；注浆时先注第三段，起到封孔止浆作用，随后依次对第二段、第一段进行注浆，注浆过程中，压力逐渐上升，流量逐渐下降，当注浆压力达到设计压力8-10Mpa并稳压10min后，即结束注浆；
⑷注浆结束后，两侧掌子面拱墙范围设置大管棚超前支护，管棚环向间距0.3m，每环32根，每根长25m；
⑸采用三台阶法开挖，考虑围岩软弱破碎，为减少爆破扰动，采用铣挖法施工；
⑹开挖后进行立架及超前施工，最后进行喷砼封闭；
⑺重复步骤⑸～⑹，直至断层段贯通。
所述步骤⑴中，断层待开挖段剩余45m时，暂停两侧作业面施工，采用C30喷砼对掌子面进行封闭，封闭厚度不小于15cm。
所述步骤⑶中，用Φ130mm钻头钻进至设计孔深；袖阀管采用φ42mm、壁厚3.5mm无缝钢管加工，第一段长24m，第二段长18m，第三段长12m。
所述步骤⑷中，注浆结束后，两侧掌子面拱墙范围设置φ108大管棚超前支护。
本发明的有益效果：
帷幕注浆加超前大管棚贯通施工方法能够加强断层破碎带围岩的整体性、稳定性，减少溜塌、突涌发生的情况，降低施工风险，同时降低工期成本。
附图说明
图1为本发明施工过程中的隧道平面示意图；
图2为本发明施工过程中的帷幕注浆及管棚纵断面布置图；
图3为本发明施工过程中的注浆孔纵断面布置图；
图4为本发明施工过程中的注浆孔断面布置图一；
图5为本发明施工过程中的注浆孔断面布置图二；
图6为本发明施工过程中的注浆孔断面布置图三；
图7为本发明施工过程中的注浆孔断面布置图四；
图8为本发明施工过程中的袖阀管设计图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步详细说明。
实施例
玉磨铁路(玉溪-磨憨)起于云南省玉溪，途径普洱、景洪，止于磨憨口岸。作为泛亚铁路中线的重要组成部分，是云南省乃至中国通向老挝、缅甸、泰国、马来西亚、新加坡的重要国际大通道的连接线。景寨隧道作为玉磨铁路的关键线路，工期紧，施工难度大。围岩地层岩性为页岩夹砂岩、炭质页岩、泥岩，薄层状，泥、炭、砂质结构，遇水易软化。岩层横向倾线左，纵向倾大里程，存在顺层偏压。正洞3号工作面（斜井1#支洞平导大里程）与4号工作面（斜井1#支洞小里程）处于曼么小寨—加布托断层的断层影响带范围内，受地质构造影响严重，节理裂隙发育，富水，物探解释为低阻异常区域。
⑴4号面因突涌而停工，经探测掌子面前上方存在塌腔，对4号面溜坍体采用C30喷砼进行封闭，封闭厚度15cm。塌腔部位封闭前，预埋排水管，避免股状水封闭在塌落堆积体内。对突涌体回填修整形成作业平台，表面打设径向注浆管注浆加固，使其固结。注浆管采用4m长Φ42mm热轧无缝钢花管垂直坡面打入土体，并压注水泥浆液，水泥浆水灰比为1: 1（水：水泥）。钢花管梅花型布置，间距为 100cm×100cm。
⑵3号面开挖至剩余45m时采用两端超前帷幕注浆交叉覆盖，与4号面两端设置3m厚C20止浆墙，现场上中台阶约5.7m高，墙高设置为6m，为避免后续帷幕注浆压力过大确保止浆墙的稳定，止浆墙与围岩间环向设置φ22砂浆锚杆连接，锚杆长3m，基岩端设置φ76钢花管连接，锚固长度2m，止浆墙内锚固长度1m，环向间距1m，共2排。同时对前方打设泄水孔，将断层破碎带的裂隙水排出。
⑶帷幕注浆加固长度为25m，注浆加固范围为开挖轮廓线外5m，4号面侧拱顶处孔角进行调整， 深入突涌塌腔。考虑到断层段破碎易坍孔，采取集束多段水平袖阀管前进式注浆，设7环注浆孔，共计58个，用Φ130mm钻头钻进至设计孔深，退出钻杆，把3段袖阀管送入孔内。袖阀管采用φ42mm、壁厚3.5mm无缝钢管加工，第一段长24m，第二段长18m，第三段长12m。每根袖阀管前端5-7m为注浆段，设置直径8mm溢浆孔，溢浆孔断面间距为75cm，底端15cm加工成尖锥状，分节下放，满焊连接。注浆时先注第三段，起到封孔止浆作用，随后依次对第二段、第三段进行注浆，注浆过程中，压力逐渐上升，流量逐渐下降，当注浆压力达到设计压力8-10Mpa并稳压10min后，即结束注浆。
⑷注浆结束后，两侧掌子面拱墙范围设置φ108大管棚超前支护，管棚环向间距0.3m，每环32根，每根长25m。采取分段加工，每节长5m，通过φ89无缝钢管套接。在管棚前部钻注浆孔，孔径8～16mm，孔间距10～20cm，呈梅花型布置，前端加工成锥形，尾部留长度不小于30cm，作为不钻孔的止浆段，打设完成后注浆。对管棚角度进行适当调整使其深入突涌塌腔，保证浆液能够填充腔体。
⑸剩余段采用三台阶预留核心土结合铣挖法施工，采用多层支护，纵向间距0.8m/榀。
⑹开挖后进行立架及超前施工，每循环打设φ42超前小导管补强，小导管纵向1.6m/环，每环27根，单根长3.5m，最后喷砼封闭。
⑺重复步骤⑸～⑹，两侧对挖至剩余15m时4号面继续向前施工，3号面暂停掌子面掘进，并及时跟进中下台阶及仰拱初支。剩余段落由4号独头掘进贯通。
帷幕注浆加超前大管棚贯通施工方法要取得成效还需满足以下要求：
⑴通过超前物探对掌子面前方地质情况进行分析，结合超前探孔等手段进行验证，以掌握前方围岩情况及可能存在的富水囊状破碎带、软弱夹层及断层破碎带，根据其分布位置、范围大小及与隧道的相对关系，对超前支护采取相应的调整
⑵帷幕注浆前应多打设泄水孔将断层破碎段处裂隙水排出，避免注浆时导致水压堆积，造成止浆墙倾覆。开挖前的排水泄压也能很好地起到防止突涌的作用。

Claims (4)

1.穿越隧道断层破碎带的帷幕注浆超前大管棚贯通施工方法，其特征是，通过帷幕注浆覆盖，使开挖轮廓线外5m范围内的断层破碎带围岩凝结，形成一层外壳，以防止溜塌及突涌，同时拱墙范围内打设超前大管棚，增强超前支护的强度与稳定性，具体包括以下步骤：
⑴断层待开挖段剩余一定距离时，暂停两侧作业面施工，对掌子面进行封闭，对两侧台阶的坡度及长度进行修整，作为管棚钻机作业平台；
⑵对剩余待开挖段采用两端超前帷幕注浆交叉覆盖，分别在两侧设置止浆墙，墙高根据台阶高度确定，为避免后续帷幕注浆压力过大确保止浆墙的稳定，止浆墙与围岩间环向设置φ22砂浆锚杆连接，锚杆长3m，基岩端设置φ76钢花管连接，锚固长度2m，止浆墙内锚固长度1m，环向间距1m，共2排，同时对前方打设泄水孔，将断层破碎带的裂隙水排出；
⑶单侧帷幕注浆加固长度为25m，注浆加固范围为开挖轮廓线外5m；考虑到断层段破碎易坍孔，采取集束多段水平袖阀管前进式注浆，设7环注浆孔，共计58个，钻进至设计孔深，退出钻杆，把3段袖阀管送入孔内；每根袖阀管前端5-7m为注浆段，设置直径8mm溢浆孔，溢浆孔断面间距为75cm，底端15cm加工成尖锥状，分节下放，满焊连接；注浆时先注第三段，起到封孔止浆作用，随后依次对第二段、第一段进行注浆，注浆过程中，压力逐渐上升，流量逐渐下降，当注浆压力达到设计压力8-10Mpa并稳压10min后，即结束注浆；
⑷注浆结束后，两侧掌子面拱墙范围设置大管棚超前支护，管棚环向间距0.3m，每环32根，每根长25m；
⑸采用三台阶法开挖，考虑围岩软弱破碎，为减少爆破扰动，采用铣挖法施工；
⑹开挖后进行立架及超前施工，最后进行喷砼封闭；
⑺重复步骤⑸～⑹，直至断层段贯通。
2.根据权利要求1所述的穿越隧道断层破碎带的帷幕注浆超前大管棚贯通施工方法，其特征是，所述步骤⑴中，断层待开挖段剩余45m时，暂停两侧作业面施工，采用C30喷砼对掌子面进行封闭，封闭厚度不小于15cm。
3.根据权利要求1所述的穿越隧道断层破碎带的帷幕注浆超前大管棚贯通施工方法，其特征是，所述步骤⑶中，用Φ130mm钻头钻进至设计孔深；袖阀管采用φ42mm、壁厚3.5mm无缝钢管加工，第一段长24m，第二段长18m，第三段长12m。
4.根据权利要求1所述的穿越隧道断层破碎带的帷幕注浆超前大管棚贯通施工方法，其特征是，所述步骤⑷中，注浆结束后，两侧掌子面拱墙范围设置φ108大管棚超前支护。
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