陳家?guī)X隧道大變形段整治施工技術

陳家?guī)X隧道大變形段整治施工技術摘要：隨著鐵路施工的大面積鋪開，對施工技術的要求不斷提高。為全面落實"強基達標、提質增效〃工作主題，鐵路總公司又下發(fā)了關于鐵路工程施工質量安全紅線的規(guī)定。特別強調隧道施工必須確保施工質量及安全。本文結合陳家?guī)X隧道大變形段實際情況，對隧道大變形導致侵限問題進行注漿加固及換拱施工工藝進一步研究，以期為同類工程提供借鑒和參考。關鍵詞：大變形；徑向注漿；換拱一、工程概況陳家?guī)X隧道起于浙江省嵊州市金庭鎮(zhèn)柿頭村附近，止于浙江省嵊州市金庭蟠龍山村附近。隧址區(qū)為剝蝕低山區(qū)，山體陡峻，流水侵蝕切割劇烈，地形起伏較大，自然坡度約25°?35°，局部40°?50°。植被較發(fā)育，主要為果樹及灌木叢。隧道進出口均通有道路，交通較便利。隧道設計起訖里程DK71+479?DK75+765，全長4286m，隧道最大埋深約149m，隧址區(qū)交通較好。二、 DK75+667-DK75+632段變形過程2018年4月29日、4月30日連續(xù)兩日出現(xiàn)大規(guī)模降雨，氣象資料顯示最大降雨量為32.8mm，在降雨前洞內DK75+667-DK75+632段監(jiān)控量測沉降穩(wěn)定，最大累計沉降量為9.8mm。降雨后DK75+667-DK75+632段拱頂開始出現(xiàn)滴水現(xiàn)象，局部滴水呈線狀。4月30日晚上監(jiān)控量測數據反饋DK75+642處拱頂沉降13mm，立即停止掌子面掘進，掌子面采用掛網噴砼封閉，并進行了加大監(jiān)控量測頻率。5月1日上午8:00監(jiān)控量測數據反饋DK75+667-DK75+632段沉降及收斂數據發(fā)生連續(xù)變化，截止到下午19:00時，最大沉降量224.7mm，變形最大處侵入二襯凈空90mm。19：00后沉降趨于穩(wěn)定。三、 處治總體思路根據DK75+667-DK75+632段拱頂土體發(fā)生了松動且已侵限的實際情況，經過分析，確定了對松動土體進行注漿加固以及對侵限部分的換拱的總體方案，具體情況如下：1、 DK75+677-DK75+622段拱頂采用①529mm螺旋管進行豎向支撐，DK75+652-DK75+632段縱向間距3m，其他段縱向間距5m，螺旋管之間采用HW175型鋼進行縱向連接。2、 DK75+677-DK75+612段段采用5m徑向注漿加固，加固范圍從兩側仰拱頂面至拱頂。3、 注漿孔按梅花型布置，孔口環(huán)向間距120cm；注漿孔縱向間距200cm。鉆孔孔徑為52mm，孔口管采用①50mm、壁厚3.5mm的熱軋無縫鋼管，鋼管長1.5m；注漿材料采用1:1普通水泥漿，注漿壓力按1?1.5Mpa控制。4、 注漿完成7天后，進行鉆孔查看注漿止水效果，若有明顯滲水應進行補充注漿。5、 本段監(jiān)控量測數據顯示穩(wěn)定后方可進行換拱施工，每次只允許拆除一棉鋼架，更換該棉鋼架并噴射砼，待砼強度達到要求后，才可拆除、更換下棉鋼架。該段初支預留變形量按10cm設置。6、該段換拱期間掌子面應停止開挖，并進行掛網噴砼封閉。7、該段凸殼型排水板需滿鋪設置，仰拱未施工段兩側邊墻縱向排水管出口間距加密至2m。四、注漿加固和換拱施工工藝1、注漿加固施工工藝對DK75+677-DK75+612段進行注漿加固（如圖1所示），注漿孔按梅花型布置，孔口環(huán)向間距120cm，注漿孔縱向間距200cm。鉆孔孔徑為52mm，孔口管采用①50mm、壁厚3.5mm的熱軋無縫鋼管，鋼管長1.5m；注漿材料采用硫鋁酸鹽水泥，水灰比1:1，單孔注漿壓力按1?1.5Mpa控制。1.1鉆孔、注漿管安裝先根據放樣將注漿孔的孔位用紅油漆標出，用手持風鉆鉆孔，鉆孔的方向垂直于初支斷面，鉆孔孔徑為52mm，孔深為5m，鉆至設計孔深后，用吹管將碎渣吹出，避免塌孔；成孔后，及時下注漿管；注漿管深入圍巖的深度為1.0m左右，止?jié){盤位置采用土工布包裹無縫鋼管，并用錨固劑將管口密封，防止注漿過程中漏漿。圖1注漿加固布置圖1.2注漿首先將掌子面用噴射砼封閉，暫停施工。注漿采用普通純水泥漿液，水泥漿水灰比1:1，水泥采用硫鋁酸鹽水泥，拌合用水采用飲用水源。自制水泥漿攪拌桶，嚴格按照設計配合比配制漿液。配漿時，需要對攪拌桶進行刻度劃分標識，以利于現(xiàn)場配比。漿液攪拌均勻，先加水后加水泥拌和，攪拌時間為3?5分鐘，未攪拌均勻或沉淀的漿液嚴禁使用。為了防止?jié){液含有顆粒，在攪拌桶和儲漿桶之間加慮網。儲漿桶加攪拌設備以保證漿液的流動性。注漿順序：首先注漿里程樁號為DK75+677，DK75+612附近的注漿管，以便形成止?jié){墻，防止DK75+677-DK75+612注漿段注漿時水流擴散；注漿由下往上、先注邊墻，后注隧道拱部，采用跳躍式間隔注漿。注漿過程中，時刻注意注漿壓力和流量的變化，對于吸漿量很小但壓力突然升高、吸漿量很大但注漿壓力長時間不上升、串漿、跑漿等異常情況，應查明原因，及時進行處理。注漿中，注漿量和注漿壓力是兩個關鍵參數；一般規(guī)律是：初始階段壓力較低，注入量增大；正常階段壓力和注入量呈小的波浪式起伏狀態(tài)，但總的比較平穩(wěn)；壓密注滿階段注入量迅速遞減而壓力迅速升高；在注漿中根據設計注漿量和壓力按照上述規(guī)律進行控制。注漿量和注漿壓力隨時間變化趨勢圖詳見圖2。單孔注漿結束條件：達到終壓后并穩(wěn)定10min，且注漿量不小于設計注漿量的80%、進漿速度為開始進漿速度的1/4。注漿效果檢查：注漿完成后，對注漿效果進行檢查，當初期支護表面仍有滴水現(xiàn)象，必須進行補充注漿。圖2注漿趨勢圖2、換拱施工工藝2.1拱架加工對DK75+667-DK75+632段HW175鋼架（58棉）重新畫圖交底，該段初支預留變形量按10cm設置。2.2換拱施工監(jiān)控量測數據顯示穩(wěn)定后方可進行換拱施工，每次只允許拆除一棉鋼架；將原DK75+667-DK75+632段初期支護變形段拱架A、B、C單元鋼架每棉整環(huán)拆除，更換該棉鋼架并噴射砼，待砼強度達到要求后，才可拆除、更換下棉鋼架。2.3變形段初支參數換拱支護采用HW175工字鋼，間距0.6m。系統(tǒng)錨桿：拱部①25中空注漿錨桿，邊墻C22砂漿錨桿，長度4.0m，間距環(huán)1.2mx縱1.0m，鎖腳錨管采用①50壁厚3.5mm無縫鋼管，長度4.5米。2.4換拱施工工藝分節(jié)換，先換邊墻，重新立架后采用鎖腳固定并及時噴射混凝土。利用防水板鋪掛臺車，采用切割機在第一棉需要拆除的鋼拱架兩側環(huán)切2道，深度約10cm，切縫距鋼架位置20cm左右，目的是防止破碎錘在施工過程中產生不規(guī)則裂縫，對周邊未侵限的初支產生影響。采用破碎錘將初支表面的混凝土破除，從拱腳向拱頂破除，鋼筋網片與連接鋼筋型鋼采用氧氣乙炔切割，在切割時，要用破碎錘抵住鋼拱架，防止鋼架切斷后掉落傷人。鋼筋網片用手持式風鎬剔出來，在切除時要注意預留1-2個網格的搭接長度，鋼筋網片之間連接采用焊接。初支背后侵限的圍巖用手持式風鎬開挖。每次換拱只允許換一棉鋼架，換拱長度滿足12米時，先施工二襯，二襯施工結束后再繼續(xù)進行換拱。拱架拆除后按原設計參數盡快進行支護，噴射混凝土結束3h后進行下一棉鋼架的拆除。圖3換拱示意圖五、 效果評定首先從兩端向中間進行注漿加固，目的形成止?jié){墻防止擴大水流范圍，最終打孔驗證止?jié){墻效果明顯，滿足預期要求；接下來通過逐環(huán)的方式進行注漿加固，固結圍巖防止初支進一步變形，并通過監(jiān)控量測顯示拱頂無進一步下沉、邊墻無收斂的發(fā)生，注漿加固穩(wěn)定了初支變形，為換拱創(chuàng)造了條件；換拱采用分棉、分單元的方式，解決了換拱風險高，難度大的因素。實踐證明，采取以上操作方法很好的解決了DK75+667-DK75+632段大變形問題。六、 結束語陳家?guī)X隧道大變形段通過注漿加固及換拱的施工技術，保證了隧道施工過程中的質量和安全，并解決了因圍巖應力變化產生初支侵限導致襯砌厚度不足的質量紅線問題，