文档介绍:大柱山隧道进口平导燕子窝断层施工总结
截止 2011年6 月19 日,大柱山隧道进口平导燕子窝断层先后分 别采用前进式分段注浆、水平旋喷桩及一次性成孔分段高压注浆施工 方案加固后已从PDK111+839开挖至PDK111+921,完成了 不 进行注浆加固处理马上就可突涌;在注浆钻孔过程中,单孔(①115) 流出泥砂量最大达 20 余方。
综上所述,燕子窝断层长度之长、水量之大、水压之高、地层之 复杂在国内外钻爆法施工隧道中实属罕见,施工处理该断层更无先例 可循,这就导致在施工处理该断层需经历一段摸索总结施工过程。
二、 燕子窝断层施工处理过程
在四方最终确定迂回导坑作为泄水降压通道,从原平导通过燕子 窝断层的总体方案后,为确保安全快速通过燕子窝断层同时鉴于断层 之复杂性,我部分别邀请我公司、水利部、煤炭部、武警水电等隧道 施工专家前来指导,并先后与中铁瑞威、北京首尔、武汉昌辉、江苏 苏龙、煤科院西安分院、北京旺雷宏等专业注浆公司进行多次断层方 案研讨,在经历常规前进式分段注浆、超前大管棚配合水平旋喷桩及 注浆、一次性成孔分段高压注浆三种施工方案的实践和探索,最终选 择一次性成孔分段高压注浆施工方案通过燕子窝断层。现将其过程叙 述如下:
1、常规前进式分段注浆
2010年2月6日开始对PDK111+840-PDK+850段堆积体固结加固 采用常规前进式分段注浆,注浆压力在1〜5Mpa,浆液采用纯水泥浆 液或水泥水玻璃浆液(水大时封堵水路)。当水量较大成孔困难时采 用前进式分段注浆,水量较小时采用全孔一次性孔口压入式注浆。但 该方法存在以下缺点:
1 、 注浆压力小:由于断层充填物主要为角砾、中粗砂并夹杂 孤石和断层泥,天然级配非常好,和水形成一种饱和体,常规注浆压 力(1-5Mpa)很难将浆液渗透至岩层间。
2、 进度不可控:由于前进式注浆需在同一个孔内反复钻孔注 浆且注浆完成后孔内浆液需初凝后方可进行下一次钻孔施工,这直接 导致其工效极低,在对PDK111+840-PDK+850段堆积体注浆施工的25 孔共用时2 个月 17天。这仅仅是堆积体,后期时间更无法预计,进 度不可控。
3、 注浆效果不可控:每个孔的注浆效果既不可知,也无法预 计,也无法控制。在注浆完成后进行钻孔验证时仅PDK111+840-+845 段注浆效果较好,只够止浆墙厚度,无法进行下一步开挖施工。
该施工方案共钻孔25 孔,,鉴于以上缺点, 决定自2010年4月 27日开始采用水平旋喷桩施工方案通过燕子窝断 层。
2、水平旋喷桩+管棚+注浆的施工方案
自2010年4月 27日开始采用水平旋喷桩施工方案通过燕子窝断 层,共施工了两个循环
,其中第一循环为 PDK111+840-+852 堆积体共 12m,第二循环为PDK111+852-+864共12m。该工艺是采用水平定向钻 机先打设预导孔,预导孔打设到设计长度后旋转回撤钻杆,在回撤钻 杆的同时,用 35MPa 的压力,将配制好的水泥浆液(水灰比1:1)通 过钻杆喷射到土体中。喷射流以巨大的冲击力切削土体, 强制土体颗 粒与水泥浆液搅拌混合,在胶结硬化后, 形成水平圆柱状水泥土固结 体, 即水平旋喷桩。桩体之间相互啮合,在隧道拱顶及周边形成封闭 的水平旋喷帷幕体。水平旋喷方案就是利用该工艺在开挖轮廓外围形 成一个封闭的拱圈,并通过超前管棚的加强,形成超前护拱支护,掌 子面正前方通过水平定喷形成5〜8米厚度的止浆岩盘,确保开挖时 掌子面不被突破。在施工过程中不断总结形成了 水平旋喷桩+管棚+ 注浆的总体方案,虽然该方案加固效果基本能够保证但也存在如下缺 点:
八、、•
1) 、孔内有水时成桩效果差:由于其方式是在回撤钻杆的同时, 用 35MPa 的压力,将配制好的水泥浆液(水灰比1:1)通过钻杆喷射 到土体中,孔口无法封闭,当孔内水量大时,水将水泥浆带出,无法 成桩;水少时,成桩效果差。
2) 、水泥浆损耗大:同样也是因为孔口无法封闭,孔口返浆量极 大且由于含有泥砂无法重复利用,导致浪费极大。
3) 、机械故障率大:由于是用35Mpa的压力切割岩体,在遇到孤 石且带水作业,反作用力作用在钻杆上,经常出现瞬间卡钻、抱钻, 导致钻机损坏严重;同时当遇到断层泥砂时,喷射浆液喷孔经常性堵 塞;且维修清理时间极长。
4)、施工周期长:由于以上各种原因直接导致其作用循环时间长, 自 2010,年 4 月 27 日至 2010 年 12 月 2 日仅完成 PDK111+840-+864 段 19 米两个循环的注浆加固和 PDK111+840-+859 的开挖施工。
该方案两循环共钻孔228 个,,鉴于以上缺点, 经过四方及专家的再论证再分析,决定