超前HCH―I高分子注浆技术在饱和弱成砂岩隧道中的应用.docVIP

PAGE  PAGE 8 超前HCH―I高分子注浆技术在饱和弱成砂岩隧道中的应用 　　摘要：指出了HCH-I高分子浆液注入岩体迅速膨胀呈泡沫状，与水反应并封闭出水点，渗透到细小的裂隙中膨胀，可有效地加固和密封处理区域，能够保持该种地层10 h内基本不渗水，达到固结围岩的目的。在胡麻岭隧道通过现场试验，确定了使用HCH-I高分子浆液超前预注浆的方法，为同等或类似条件下的地下工程研究及施工提供借鉴和参考。 　　关键词：HCH-I高分子；超前注浆技术；饱和弱成砂岩；隧道；应用 　　中图分类号：U454 　　文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2016）20-0122-03 　　1 引言 　　兰渝线胡麻岭隧道在4#斜井向正洞贯通挑高过程中，遇到了第三系饱和弱成砂岩地层。由于该地层地下水位高，在水压作用下极易形成突水涌砂。另外，饱和弱成砂岩松动圈大，在施工过程中受机械???人员的扰动，使围岩容易液化，阻碍正常施工，并且造成掌子面后方未封闭的初期支护发生突然变形和整体下沉，严重时在底板封闭和二衬施工后还有整体沉降。 　　在这样的地质条件下，通过调研、理论分析和现场试验及监测等手段，对该种岩层挑高施工技术进行了深入研究后，采用了多种方法，保证了施工时围岩的稳定。而超前HCH-I高分子注浆作为技术手段之一，有效地控制了围岩软弱未固结状态及围岩液化，保证了4#斜顺利进入正洞施工，确保了施工优质、安全、快速、高效地进行。实践证明，采用超前HCH-I高分子注浆技术对于饱和动态含水砂层施工是安全、可靠、可行的。 　　2 隧道概况 　　胡麻岭特长隧道是兰渝铁路第I合同段工程，位于甘肃省定西市境内，全长13611 m，设计为客货共线双层集装箱，开通时速200 km/h。双线大断面隧道的开挖断面为135 m2，其原设计地质以砂岩为主。原设计有4座斜井，其中4#斜井在施工中遇到了前所未见的第三系弱胶结饱和粉细砂岩地层，其成分以石英为主，呈黄色、桔黄色，粉细粒结构，泥质弱胶结，局部夹有砾岩薄层，成岩作用极差，属极软岩。 　　2.1 水文地质 　　隧道4#斜井向正洞贯通地段地表水较发育，地下水受大气降水及地表水补给影响，水量较大。 　　该段隧道洞身设计预测正常涌水量为1429 m3/d，最大涌水量为4287 m3/d。 　　2.2 饱和弱成砂岩不利现象 　　饱和弱成砂岩的特点是固结不均匀，渗透系数小，降水难度大。该地层开挖后自稳能力极差，掌子面不稳定，易坍塌，经常出现底板冒水、涌砂、涌水，沉降大、初支变形等现象。 　　当拱腰渗水时，渗水浸泡围岩使其软化，在开挖马口时围岩层层剥离，造成接腿无法实施，拱脚背后脱空，上断面突然沉降变形，无法进行下断面施工；当掌子面渗水时，核心土崩塌，围岩层层剥离，导管上方严重脱空，从而造成大型塌方；当拱脚、基底渗水时，将拱脚、基底浸泡成淤泥。根据记录，开挖下台阶经常出现突然沉降，沉降量最大1205 mm，平均630 mm；开挖底板突然收敛，收敛值最大360 mm，平均170 mm。在通过大范围松散段落时，出现初期支护整体下沉的情况，未封闭成环的段落最大沉降523 mm，平均达到162 mm；更为严重的是底板封闭、二次衬砌实施后还有整体沉降现象，最大78 mm。另外，饱和弱成砂岩在施工过程中经开挖振动、人员的扰动和受水长时间浸润或浸泡后，围岩液化现象明显，增大了施工难度。 　　3 超前HCH-I高分子注浆技术原理 　　饱和弱成砂岩含水量大，渗透系数小，常规浆液无法渗透到岩体中。HCH-I高分子水胶固结材料是一种单液型树脂材料，以水为固化剂，具有凝固时间短、注浆速度快等特点。通过超前小导管注入岩体，遇水后立即发生化学反应产生气体，呈泡沫状膨胀，生成弹性胶状固结体封闭出水点，而且能够渗透到细小的裂隙中，加固和密封处理区域，保持该类地层10 h内基本不渗水，达到有效固结围岩的目的。 　　超前HCH-I高分子小导管注浆示意图如图1所示。 　　4 超前HCH-I高分子注浆技术施工 　　4.1 超前小导管施工 　　4.1.1 小导管制作 　　采用外径42 mm、壁厚3.5 mm的无缝热轧钢管制作超前小导管。钢管长度4 m。前端加工成10～15 cm长的尖锥状，尾部焊φ6钢筋箍。管壁周围按15 cm间距梅花形钻设φ6 mm～φ8 mm注浆孔。尾端100 cm作为止浆段，不设注浆孔。 　　4.1.2 小导管安装 　　小导管的安装采用直接顶入方式，步骤如下。 　　（1）先用吹风管将砂石吹出成孔，再用YT-28风钻顶入。 　　（2）小导管尾缠棉纱，使小导管与钻孔固定密贴，并用棉纱将孔口临时堵塞。 　　（3）为防止注浆过程中工作面漏浆，小导管安设后必须对其周边一定范围的工作面进行