暗挖隧道穿越全~弱风化混合片麻岩技术研究

2014-12-25王景峰将浩梁

城市建设理论研究 2014年37期

关键词：穿越

王景峰将浩梁

摘要：随着我国经济的快速发展，我国的道路建设事业出现了蓬勃发展的景象。在我国道路建设的过程中，有很多地段需要进行隧道施工，那么在隧道施工中，暗挖隧道成为了其中最重要的一部分，尤其是在混合片麻岩地质段。文章就对暗挖隧道在混合片麻岩技术进行了简要的探讨。

关键词：暗挖隧道；穿越；弱风化混合片麻岩

中图分类号：U45文献标识码： A

暗挖隧道在施工过程中，需要专业的工作人员利用相关技术进行专业的操作，这样才能安全的完成施工，并且保证工程施工的质量。所以笔者对以下两种技术通过实验数据以及专业理论进行了阐述。

一、工程概况

珠三角城际轨道交通隧道1#暗挖竖井（GDK15+600）右线大里程GDK15+699、右线小里程GDK15+458.3、左线小里程GDZK15+418.5处围岩处于上软下硬段，地下水发育，其中左线小里程段裂隙水及其发育，洞身拱顶120°范围为全风化混合片麻岩，遇水崩解，开挖过程中伴随掉块、坍塌、涌泥现象，给隧道正常掘进带来很大安全隐患，并极大影响了施工进度。

二、相关技术的研究

（一）断面注浆止水施工

为了保证施工安全，提高施工进度，对三个掌子面采用WSS注浆工法进行断面注浆。

1.对于注浆设备以及材料的选择

在注浆设备的选择上，采用坑道250钻机，Φ42双重钻杆钻眼，钻杆长度2m/根；注浆机采用煤矿用双液注浆泵2ZBSB3.6～0.5/5～7.5；SJY—双层立体式搅拌机一台。

（上图为坑道250钻眼机）

在注浆材料的选择上，选择注浆材料为AB液（水玻璃—磷酸）、AC液（水玻璃—水泥浆）。水玻璃模数2.6，水泥为PO42.5普通硅酸盐水泥。水玻璃—磷酸体积比1:1，水玻璃—水泥浆体积比1:1，水泥浆水灰比为1:1（重量比）。

2.施工原理

注浆时在不改变地层组成的情况下，将土层颗粒间存在的水强迫挤出，使颗粒间的空隙充满浆液并使其固结，达到改良土层性状的目的。其注浆特性是使该土层粘结力 (c)、内磨擦角()值增大，从而使地层粘结强度及密实度增加，起到加固作用；颗粒间隙中充满了不流动而且固结的浆液后，使土层透水性降低，而形成相对隔水层。

3.压力选定

注浆压力是注浆施工中的重要参数，它关系到注浆施工的质量以及是否经济。因此，正确确定注浆压力和合理运用注浆压力有着重要的意义。

注浆压力与砂层孔隙发育程度、涌水压力、浆液材料的黏度和凝胶时间长短等有关，目前均按经验确定。通常情况下按如下经验式计算：

（1）按已知的地下水静水压力计算，设计的注浆压力（终压值）为静水压力的2-3倍，最大可达到3-5倍，即

P＜P＜(3-5) P

式中：P——设计注浆压力（终压值）（Mpa）

P——注浆处静水压力（Mpa）

（2）根据注浆处地层深度计算

P=KH

式中：P——设计注浆压力（终压值）（Mpa）

H——注浆处深度（m）

K——由注浆深度确定的压力系数

4.工艺要求

定孔位：根据设计要求，对准孔位，不同入射角度钻进,要求孔位偏差为±3cm，入射角度偏差不大于1°。

钻机就位：钻机按指定位置就位，调整钻杆的垂直度。对准孔位后，钻机不得移位，也不得随意起降。

钻进成孔：第一个孔施工时，要慢速运转，掌握地层对钻机的影响情况，以确定在该地层条件下的钻进参数。密切观察溢水出水情况，出现大量溢水出水时，应立即停钻，分析原因后再进行施工。每钻进一段，检查一段，及时纠偏，孔底位置应小于30cm。钻孔和注浆顺序由外向内，同一圈孔间隔施工。

回抽钻杆：严格控制提升幅度，每步不大于15-20cm，匀速回抽，注意注浆参数变化。

浆液配比：采用经计量准确的计量工具，按照设计配方配料。

注浆：注浆孔开孔直径不小于45mm，严格控制注浆压力，同时密切关注注浆量，当压力突然上升或从孔壁、断面砂层溢浆时，应立即停止注浆，查明原因后采取调整注浆参数或移位等措施重新注浆。土、砂层容易造成坍孔时，采用前进式注浆，否则采用后退式注浆。

5.优点

采用WSS工法进行断面注浆，通过水玻璃与磷酸发生化学反应，快速凝固，将开挖轮廓线范围内存在的水强迫挤出，水玻璃与水泥浆发生化学反应后，填充物使颗粒间的空隙充满浆液并使其固结。

采用WSS工法进行断面注浆优点：

（1）避免了通过小导管注浆造成掌子面导管过多，给后期开挖造成困难；

（2）注浆完成后，开挖轮廓线上下1m范围内能明显看到水泥浆液纹路，有明显的止水及加固效果；

（3）坑道250钻机可进行360°旋转，可对局部水量大的地方进行注浆止水加固；浆液分管进入掌子面，避免了浆液提前混合导致扩散半径减小及注浆过程中堵塞注浆管路；

（4）WSS工法注浆一次能注浆12m，止水加固段长，施工循环时间短，能有效缩短注浆周期，提高施工进度。

（注浆前掌面图片）

（注浆后掌面图片）

（二）城市浅埋隧道爆破振速的控制技术

1.技术原理

利用水介质不可压缩性原理（传导性高），在未装炸药的部位充满水介质，能更好的传递震动波，减少了能量损失，相对延长了装药长度，起到改善爆破岩石的效果（硬岩效果更好），同时炮眼口炮泥堵塞遏制爆炸气体膨胀冲出炮眼口，减小了炸药的能量损失，同时水可以起到雾化降尘作用。

2.技术工艺

水压爆破法是在炮孔底部放置一个水带，少装一个炮卷，在周边眼靠孔口端放置两条水带，最后全部用炮泥堵塞。炮孔深度以及孔内雷管布置等参数与常规隧道光面爆破参数相近，主要区别是孔内一定位置用水带代替炸药，并用炮泥封堵炮孔空余段。水压爆破相对于常规爆破工艺上并没有大的区别，首先在清好的炮孔中先放入一管水袋（20cm），然后按爆破设计单孔药量（按水压爆破设计调整后），装完炸药及雷管后，再用水袋填至孔口20～40cm处，余下20～40cm再用炮泥堵塞压紧，最后进行联炮。

3.技术参数

爆破振速的控制主要以控制单段药量。单段药量可通过联炮或者总药量来进行控制，而在实际施工过程中，为了施工方便，避免联炮过程中产生盲炮，实际过程中采取控制单次爆破总药量来进行控制。以下就是根据实际情况提供的两组技术参数作为参考。如下图表1和表2：

通道号通道名称

最大值

（CM/S）主频

(HZ) 时刻

(S) 单位量程

（CM/S）灵敏度

1 X -0.184 33.898 0.04200 M/S 39.604 25.250

2 Y -0.315 119.403 0.02806 M/S 40.453 24.720

3 Z 0.268 78.431 0.00187 M/S 34.990 28.580

（表1）