论文部分内容阅读
摘要：本文通过论述工程实例以及作者的实际工作经验的总结，对如何做好隧道断层注浆施工提出了自己的新见解，仅供参考。
关键词：断层注浆；初期支护；衬砌
Abstract: This paper discusses the project examples and the author's actual work experience summary, put out their own new insights on how to do the grouting construction of the tunnel fault, only for reference only.Key words: fault grouting; initial support; lining
中图分类号TU2文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
0.概况
贵州省某隧道右线出口全长1942m，进出口分界里程为 YK59+600。隧道山体因受构造抬升而隆起，侵蚀剥蚀作用强烈。 按照设计要求，我标段在隧道施工中会遇到多处断层带，地质显示这几处断层对隧道施工影响较大，开挖时不仅水量较大、而且岩层破碎情况严重，对隧道施工会造成很大的难度，针对现场实际情况、结合设计的要求，对断层地段进行帷幕注浆施工是一种行之有效的方法，尤其适用于软弱破碎的围岩地段。
1.施工方案
根据设计图纸提供的里程，施工过程中，在快进入断层带时先进行超前地质预报( TGP)探明断层地带的情况，以便对不良地质或围岩级别发生变化时提供准确的依据，并能够及时对断层软弱围岩处进行超前注浆加固，保证施工的顺利进行。
机械设备配备
人員配置
1.3 原材料
1.3.1 水泥：采用山东淄博生产的 P.042.5 级普通硅酸盐水泥。
1.3.2 水玻璃：35Be、青岛购进，且经试验合格。
1.4 施工方法
根据超前地质预报的结果，判明断层的所在里程，提前 Sm 进行西 50 自迸式锚杆的施工，自进式注浆锚杆采用专用凿岩机进行打设，锚杆打设完成后，按照试验合格后的双液浆配合比进行注浆，直至注浆饱满，达到设计和规范要求，待水泥一水玻璃浆液达到强度后方可进行隧道洞身的开挖。 超前注浆工艺流程：
超前注浆工艺流程图
1.5 自进式中空锚杆
自进式注浆钻进锚杆具有钻、注、锚一体化的功能，是一种先进的锚固体系，能够保证复杂地质条件下的注浆效果。 自进式注浆钻进锚杆由杆体（中空全螺纹杆件）、连接套、钻头、拱形垫板、螺母组成。 注浆时锚杆尾部可加设橡胶止水浆塞。 钻进时，锚杆尾部通过连接套加设钎尾（钎尾外形与普通钻杆相同）。
1.5.1 自进式注浆钻进锚杆具有如下性能及特点
（1）自带钻头，可自行钻进式锚杆兼有钻杆和锚杆两种功能，取消了退钻杆插锚杆的工序，可避免因坍孔而导致返工的现象。
（2）锚杆杆体可接长，使用方便。 自进式锚杆预制成 2m、3m、4m、6 m 几种标准长度， 用连接套接长（杆体外表面为国际标准波形螺纹），钻进时钻入一段接长一段；一则拆装方便，二则抗剪力强。
（3）与相同截面积的实心相比，中空杆有更大的抗拉、抗弯及表面粘结力。
（4）锚杆中空，可通过锚杆对地层注浆。 一般锚杆为实心钢筋，而自进式注浆钻进锚杆为中空钢管，锚杆即注浆管，水泥浆从锚杆末端进入，通过空腹及中空钻头，从锚杆前端溢出，返回至尾部注浆，可保证完全充填锚杆周转空隙，固结岩体，充分保证注浆及锚固质量。 止浆塞可以保证注浆密实，并可达 1.5—2.0MPa 的压力。
（5）锚杆配有拱形垫板及螺母，可对地层施加预应力。
1.5.2 自进式注浆钻进锚杆施工要点
在掌子面开挖前，沿坑道开挖顶部设计轮廓线，向岩体内钻进一排或几排纵向锚杆，然后进行压注水泥一水玻璃双液浆(压力一般为 l. 0MPa)，在顶部形成整体式加固支护结构；然后，在此结构保护下进行开挖，开挖至一定距离后（在尚未开挖的岩体中必须保留一定的超前长度），重复上述步骤，如此循环前进。
1.6 支护设计参数
考虑岩体多为冲沟堆积层，本着安全第一的原则，施工时采用“早预报、先治水、管超前、短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测”的原则进行施工。锚杆型号：每排共设三层迈式自进式锚杆，第一层、第二层、第三层皆采用 050 自进式锚杆，环向间距 2m，层距 2m，印角 30°。 锚杆长度及布置：根据实际情况 L=l0m，层距 2m，孔深 10m，纵向间距（开挖长度）5m。
水泥浆浓度 W:C：1.25:1 一 0.8:1。
水玻璃浓度：35Be。 C:S：1:1 一 1:0.6。
扩散半径：0.25—0.5；缓凝剂 Na2HP04 掺量：2c70。
浆液初凝时间：1—2min。
水泥标号：P.042.5 号普通硅酸盐水泥。
1.7 钻孔及安装
1.7.1 沿拱部设计开挖轮廓线按设计环向间距标出锚杆位置。
1.7.2 移动工作台架至合适位置，检查台架的稳定及牢固性，准备所需设备。
1.7.3 锚杆连接
（1）检查锚杆、钻头的水孔是否有异物堵塞、若有，清理干净。
（2）连接钻头和锚杆。
（3）连接钻杆连接套和凿岩机（YT-28 型风枪）
（4）连接锚杆和钻杆连接套。
1.7.4 锚杆对准设计的锚孔位置， 凿岩机应先供风或水， 然后钻进。 软岩中钻进时，钻头的水孔易堵塞，应放慢钻进速度，多回转、少冲击。
1.7.5 达到设计深度后，应用水或高压风洗孔 ，检查孔是否畅通 ，然后卸下钻杆连接套，锚杆外露孔口长为10cm，15cm。
1.8 注浆
1.8.1 准备工作
（1）检查注浆泵及其零件是否齐备和正常。
（2）检查水泥、水玻璃、比例是否符合规定。
1.8.2 迅速将锚杆、注浆管及泵用快速接头连接好。
1.8.3 开泵注浆，整个过程应连续灌注，不停顿，必须一次完成。 观察浆液从孔口帽边缘流出或压力表达到设计值，即可停泵。
1.8.4 完成一根锚杆的注浆后， 应迅速卸下注浆软管与锚杆的接头，清洗并安装至另一根锚杆，然后注浆，若停泵时间较长，在对下根锚杆注浆前应放掉前段不均匀的灰浆，以免堵孔。
1.8.5 注浆过程中， 应及时清洗快速接头， 保证注浆过程的连续性。 完成整个注浆后，应及时清洗及保养注浆泵。
1.9 施作自进式锚杆支护注意事项
1.9.1 在施工中，每台钻机必须间隔一定的距离，否则向岩体内大量注水，极易引起掌子面的坍滑。
1.9.2 钻进过程中， 最重要的是保证锚杆及钻头水孔的通畅。注意水从钻孔中流出的状况，若有水孔堵塞的现象，应后撤锚杆 50cm 左右，并反复扫孔，使水孔畅通，然后慢慢进尺，直至设计深度。
1.9.3 水泥一水玻璃双液浆应严格按配合比配制，并随配随用，以免时间太长，使浆液在泵、管中凝结。
1.9.4 注浆过程中若出现堵管现象，应及时清理锚杆 、注 浆 软 管及泵，此时若泵的压力表显示有压，应先卸压后拆下各接头进行处理。
1.9.5 为保证压浆效果，橡胶止浆塞距孔口应不小于 30cm，而且待注浆引起的排气完毕之后即用锚固剂封闭止浆塞以外的钻孔这样才能保证达到 1.OMPa 的注浆压力。
2.结语
由于隧道断层段地质复杂，岩体结构破碎，施工当中我们结合现场实际情况，及时对施工方案进行相应的整改，制定合理的技术措施，使隧道断层段施工顺利完成。 通过对隧道断层段的注浆施工，我们掌握了隧道断层注浆的施工技术措施，加深了隧道施工的相关技术的理解，为后续施工提供切实可行的技术数据和经验。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：断层注浆；初期支护；衬砌
Abstract: This paper discusses the project examples and the author's actual work experience summary, put out their own new insights on how to do the grouting construction of the tunnel fault, only for reference only.Key words: fault grouting; initial support; lining
中图分类号TU2文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
0.概况
贵州省某隧道右线出口全长1942m，进出口分界里程为 YK59+600。隧道山体因受构造抬升而隆起，侵蚀剥蚀作用强烈。 按照设计要求，我标段在隧道施工中会遇到多处断层带，地质显示这几处断层对隧道施工影响较大，开挖时不仅水量较大、而且岩层破碎情况严重，对隧道施工会造成很大的难度，针对现场实际情况、结合设计的要求，对断层地段进行帷幕注浆施工是一种行之有效的方法，尤其适用于软弱破碎的围岩地段。
1.施工方案
根据设计图纸提供的里程，施工过程中，在快进入断层带时先进行超前地质预报( TGP)探明断层地带的情况，以便对不良地质或围岩级别发生变化时提供准确的依据，并能够及时对断层软弱围岩处进行超前注浆加固，保证施工的顺利进行。
机械设备配备
人員配置
1.3 原材料
1.3.1 水泥：采用山东淄博生产的 P.042.5 级普通硅酸盐水泥。
1.3.2 水玻璃：35Be、青岛购进，且经试验合格。
1.4 施工方法
根据超前地质预报的结果，判明断层的所在里程，提前 Sm 进行西 50 自迸式锚杆的施工，自进式注浆锚杆采用专用凿岩机进行打设，锚杆打设完成后，按照试验合格后的双液浆配合比进行注浆，直至注浆饱满，达到设计和规范要求，待水泥一水玻璃浆液达到强度后方可进行隧道洞身的开挖。 超前注浆工艺流程：
超前注浆工艺流程图
1.5 自进式中空锚杆
自进式注浆钻进锚杆具有钻、注、锚一体化的功能，是一种先进的锚固体系，能够保证复杂地质条件下的注浆效果。 自进式注浆钻进锚杆由杆体（中空全螺纹杆件）、连接套、钻头、拱形垫板、螺母组成。 注浆时锚杆尾部可加设橡胶止水浆塞。 钻进时，锚杆尾部通过连接套加设钎尾（钎尾外形与普通钻杆相同）。
1.5.1 自进式注浆钻进锚杆具有如下性能及特点
（1）自带钻头，可自行钻进式锚杆兼有钻杆和锚杆两种功能，取消了退钻杆插锚杆的工序，可避免因坍孔而导致返工的现象。
（2）锚杆杆体可接长，使用方便。 自进式锚杆预制成 2m、3m、4m、6 m 几种标准长度， 用连接套接长（杆体外表面为国际标准波形螺纹），钻进时钻入一段接长一段；一则拆装方便，二则抗剪力强。
（3）与相同截面积的实心相比，中空杆有更大的抗拉、抗弯及表面粘结力。
（4）锚杆中空，可通过锚杆对地层注浆。 一般锚杆为实心钢筋，而自进式注浆钻进锚杆为中空钢管，锚杆即注浆管，水泥浆从锚杆末端进入，通过空腹及中空钻头，从锚杆前端溢出，返回至尾部注浆，可保证完全充填锚杆周转空隙，固结岩体，充分保证注浆及锚固质量。 止浆塞可以保证注浆密实，并可达 1.5—2.0MPa 的压力。
（5）锚杆配有拱形垫板及螺母，可对地层施加预应力。
1.5.2 自进式注浆钻进锚杆施工要点
在掌子面开挖前，沿坑道开挖顶部设计轮廓线，向岩体内钻进一排或几排纵向锚杆，然后进行压注水泥一水玻璃双液浆(压力一般为 l. 0MPa)，在顶部形成整体式加固支护结构；然后，在此结构保护下进行开挖，开挖至一定距离后（在尚未开挖的岩体中必须保留一定的超前长度），重复上述步骤，如此循环前进。
1.6 支护设计参数
考虑岩体多为冲沟堆积层，本着安全第一的原则，施工时采用“早预报、先治水、管超前、短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测”的原则进行施工。锚杆型号：每排共设三层迈式自进式锚杆，第一层、第二层、第三层皆采用 050 自进式锚杆，环向间距 2m，层距 2m，印角 30°。 锚杆长度及布置：根据实际情况 L=l0m，层距 2m，孔深 10m，纵向间距（开挖长度）5m。
水泥浆浓度 W:C：1.25:1 一 0.8:1。
水玻璃浓度：35Be。 C:S：1:1 一 1:0.6。
扩散半径：0.25—0.5；缓凝剂 Na2HP04 掺量：2c70。
浆液初凝时间：1—2min。
水泥标号：P.042.5 号普通硅酸盐水泥。
1.7 钻孔及安装
1.7.1 沿拱部设计开挖轮廓线按设计环向间距标出锚杆位置。
1.7.2 移动工作台架至合适位置，检查台架的稳定及牢固性，准备所需设备。
1.7.3 锚杆连接
（1）检查锚杆、钻头的水孔是否有异物堵塞、若有，清理干净。
（2）连接钻头和锚杆。
（3）连接钻杆连接套和凿岩机（YT-28 型风枪）
（4）连接锚杆和钻杆连接套。
1.7.4 锚杆对准设计的锚孔位置， 凿岩机应先供风或水， 然后钻进。 软岩中钻进时，钻头的水孔易堵塞，应放慢钻进速度，多回转、少冲击。
1.7.5 达到设计深度后，应用水或高压风洗孔 ，检查孔是否畅通 ，然后卸下钻杆连接套，锚杆外露孔口长为10cm，15cm。
1.8 注浆
1.8.1 准备工作
（1）检查注浆泵及其零件是否齐备和正常。
（2）检查水泥、水玻璃、比例是否符合规定。
1.8.2 迅速将锚杆、注浆管及泵用快速接头连接好。
1.8.3 开泵注浆，整个过程应连续灌注，不停顿，必须一次完成。 观察浆液从孔口帽边缘流出或压力表达到设计值，即可停泵。
1.8.4 完成一根锚杆的注浆后， 应迅速卸下注浆软管与锚杆的接头，清洗并安装至另一根锚杆，然后注浆，若停泵时间较长，在对下根锚杆注浆前应放掉前段不均匀的灰浆，以免堵孔。
1.8.5 注浆过程中， 应及时清洗快速接头， 保证注浆过程的连续性。 完成整个注浆后，应及时清洗及保养注浆泵。
1.9 施作自进式锚杆支护注意事项
1.9.1 在施工中，每台钻机必须间隔一定的距离，否则向岩体内大量注水，极易引起掌子面的坍滑。
1.9.2 钻进过程中， 最重要的是保证锚杆及钻头水孔的通畅。注意水从钻孔中流出的状况，若有水孔堵塞的现象，应后撤锚杆 50cm 左右，并反复扫孔，使水孔畅通，然后慢慢进尺，直至设计深度。
1.9.3 水泥一水玻璃双液浆应严格按配合比配制，并随配随用，以免时间太长，使浆液在泵、管中凝结。
1.9.4 注浆过程中若出现堵管现象，应及时清理锚杆 、注 浆 软 管及泵，此时若泵的压力表显示有压，应先卸压后拆下各接头进行处理。
1.9.5 为保证压浆效果，橡胶止浆塞距孔口应不小于 30cm，而且待注浆引起的排气完毕之后即用锚固剂封闭止浆塞以外的钻孔这样才能保证达到 1.OMPa 的注浆压力。
2.结语
由于隧道断层段地质复杂，岩体结构破碎，施工当中我们结合现场实际情况，及时对施工方案进行相应的整改，制定合理的技术措施，使隧道断层段施工顺利完成。 通过对隧道断层段的注浆施工，我们掌握了隧道断层注浆的施工技术措施，加深了隧道施工的相关技术的理解，为后续施工提供切实可行的技术数据和经验。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。