管棚法處理隧道特大坍方段技術(shù)說明

1、管棚法處理隧道特大坍方段技術(shù)說明    1 坍方體處理施工技術(shù)方案1.1 施工方案與治理原則根據(jù)坍方體的工程地質(zhì)特點，確定了在拱部1°范圍內(nèi)施作89 長管棚，管棚間距30cm，結(jié)合超前預(yù)注漿技術(shù)在開挖輪廓線外形成約4m厚的加固圈，并在開挖時以小導(dǎo)管補強注漿加固技術(shù)為輔的綜合技術(shù)方案。開挖采用上下臺階法，上臺階高度約4m，采取預(yù)留核心土環(huán)形開法，上下臺階間距長度5m，以人工開挖為主，對局部未坍方部位可采用松動爆破。在開挖后立即施作格柵拱架及錨網(wǎng)噴支護體系，充分調(diào)動加固后的圍巖的承載能力，使初期支護與注漿加固的坍方體形成整體支護結(jié)構(gòu)，并建立科學(xué)的監(jiān)

2、測體系，監(jiān)測支護體系的變形，判斷結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。（1）長管棚與注漿加固圈在拱頂形成了穩(wěn)固可靠的固結(jié)殼，作為支承長達18m高約50m的松散坍方體超前支護體系（保護殼），是保證開挖安全和防止坍方的進一步擴大的關(guān)鍵技術(shù)。（2）坍方體內(nèi)大部分呈松散碎屑狀，且又混有大小不一的硬質(zhì)巖塊和前期坍方處理時用以支撐的方木等建筑材料，施鉆困難，成孔性差、容易卡鉆、下管難度大。這些問題的解決直接關(guān)系到26m管棚的安裝成功率和注漿的效果，也是坍方處理的難點所在。（3）坍方段地處斷層破碎帶，地層連通性好，坍方體松散度大，且坍方前施工的小導(dǎo)坑均直接與注漿區(qū)相連通。由于注漿區(qū)域廣而連通性好，因此必須對注漿順序及注漿工

3、藝進行詳細計劃，以防止?jié){液向無用的地區(qū)擴散，控制注漿量，以最小的注漿量獲得最好的注漿效果。1.2 治理原則施工方案和治理原則：“管超前，預(yù)注漿，多循環(huán)，短開挖，強支護，勤量測，早封閉”。2 施工技術(shù)要點2.1 施工工序與步驟2.2 工作面預(yù)注漿在長管棚施工前，應(yīng)對工作面進行前進式分段預(yù)注漿，注漿分段長度為5m.以水泥單液漿為主，內(nèi)加速凝劑，在必要時采用C - S 雙液漿。工作面預(yù)注漿的目的是加固工作面松散體，以保證管棚鉆孔方向的精度，同時穩(wěn)定工作面，確保開挖時工作面的安全。2.3 長管棚與預(yù)注漿鉆孔仰角1°3°，管棚間距30cm，管棚長度26m，采用89（厚5mm）無縫鋼管

4、，共計52根管棚。預(yù)設(shè)127 導(dǎo)向管108 套管鉆進18m 90 鉆孔鉆進26m 下管（帶90 鉆頭） 取出108 套管封孔注漿。注漿分三序孔注入，注入順序依次為C - S 漿、水泥漿、水泥砂漿。注漿應(yīng)在鉆孔下管完成后立即進行，以便在鉆相鄰孔時可做為當(dāng)前注漿孔的檢查孔。所有管棚鋼管均以30號水泥砂漿充填，以加強鋼管的剛度。2.4 小導(dǎo)管注漿補強長管棚注漿加固范圍有限，很難達到4m的加固圈，為此在開挖過程中，需施作小導(dǎo)管注漿補強。小導(dǎo)管采用32焊縫鋼管，長5.5m，開孔長4m，間距6075cm，外插角41°。小導(dǎo)管注漿采用C - S 雙液漿，注漿量根據(jù)現(xiàn)場情況定，以確保開挖為目的。3

5、問題與解決措施3.1問題（1）主要存在卡鉆、掉鉆頭、坍孔、退鉆與頂管困難等問題。（2） 坍方前開挖的下導(dǎo)坑斷面約有20 ，長度約為20m，由于密排棚架的作用，坍方體并未將導(dǎo)坑內(nèi)填滿，約有150m3 空洞，漿液向空洞內(nèi)充填并不能對開挖穩(wěn)定起到穩(wěn)定作用，同時又造成浪費，防止?jié){液向空洞內(nèi)滲流是注漿中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。3.2措施采用套管跟進施鉆只能有效地解決前20m坍孔、卡鉆等技術(shù)難題，因為套管跟進越長孔壁周圍坍碴、碎石與管壁的摩阻力就越大，鉆進負荷扭矩也越大，致使鉆進困難，同時易產(chǎn)生管接頭因扭矩大而損耗斷管等嚴重事故，一旦發(fā)生斷管現(xiàn)象，則整個孔將被廢棄。首先進行工作面預(yù)注漿，在此基礎(chǔ)上進行管棚施工。但由于

6、注漿量大，注漿時間長，造成鉆孔作業(yè)空閑時間多。為此，對施工工序進行了調(diào)整，即在工作面注漿的同時穿插進行部分管棚孔的施工。但為確保周邊管棚孔的注漿加固效果，確定了穿插管棚孔施工的原則是：遵循設(shè)計時的工作面預(yù)注漿超前的原則。總體施工工序的調(diào)整為施工工期爭取了時間，同時也保證了周邊注漿加固效果。（1）改變漿液材料。預(yù)注漿時，根據(jù)其注漿目的是填充坍方體空洞，對固結(jié)體強度要求不高，同時由于原開挖的小導(dǎo)坑留下的空洞較大，采用較高強度的注漿材料不僅造成浪費，也為后來的開挖帶來了困難。為此，據(jù)孔鉆記錄，A、I、H 三個工作面預(yù)注漿孔分別在6m、10m、17m處有50120cm不等的架空區(qū)，對這三個孔不同斷位的

7、注漿材料進行了變更，由原設(shè)計的水泥漿與水泥砂漿改為粘土水泥砂漿。變更后的漿液含粘土約為25% ，28d固結(jié)強度在813kgPc ，可滿足工作面穩(wěn)定的要求，凝結(jié)時間約為35d，流動性好，不僅降低了工程成本，也具有良好的填充效果。三個孔三個段別分別共計注入粘土水泥砂漿120m3，約占空洞總量的80%。（2）采用間隔注漿獲得注漿加固效果。在進行管棚注漿時關(guān)鍵是獲得管棚內(nèi)外形成厚約2m的注漿加固圈，但由于坍體內(nèi)有許多塊石相互棚架，致使坍體內(nèi)空洞大而多，這些空洞有的直接與坍空區(qū)相連，注漿時漿液在壓力作用下通過這些空洞泄流至坍空區(qū)，而不能在管棚附近均勻擴散，從而使注漿加固圈無法形成。為此，根據(jù)經(jīng)驗采用間歇

8、注漿法，即當(dāng)長時間注漿壓力上不來時，說明漿液順空隙泄流至坍空區(qū)，這時將漿液凝結(jié)時間調(diào)整至3050s，注漿15min，停40s，待原注入漿液初凝變稠后再注，如此反復(fù)，則原先的泄?jié){通道逐漸變小并最終堵塞，漿液即在管棚周圍達到均勻擴散的目的。4 施工質(zhì)量與效果評定（1） 導(dǎo)向管外插角為2°4°，間距2833cm，滿足設(shè)計與規(guī)范要求，為保證管棚制安精度創(chuàng)造了條件。（2） 管棚孔鉆進過程中僅有一個孔打偏與另一管棚相交，僅占管棚總數(shù)的2%.根據(jù)下管記錄，因卡鉆、斷管等原因52根管棚中只有9根共計16m 未頂進，僅占設(shè)計管棚總長度的1.1%。根據(jù)開挖所揭示的情況，管棚制安基本達到了整齊劃一的要求，在開挖線外形成了穩(wěn)固的護拱棚架作用，總體質(zhì)量達到了優(yōu)。（3） 每二序孔鉆孔時出