1、坍方體處理施工技術方案
1.1 施工方案與治理原則
1.1.1 施工方案
根據(jù)坍(tān)方體的工程地質特點,確定了在(zài)拱部1°範圍內施作Φ89 長(zhǎng)管棚,管棚間(jiān)距(jù)30cm,結合預注漿技術在開挖輪廓線外形成約4m厚的加固圈,並在開(kāi)挖時以小導管補強注(zhù)漿加固技術為輔的綜合技術方案(àn)。開挖采用(yòng)上(shàng)下台階(jiē)法,上台階高度約4m,采取預留核心土環形開法(fǎ),上下台階(jiē)間距長度(dù)5m,以人工開挖為主,對局部未坍方部位可采用鬆動爆破。在開挖後立即施(shī)作格柵拱架及(jí)錨網噴支護體係,充分調動加固後的圍岩的承載能力,使初(chū)期支護與注漿(jiāng)加固的坍方體形成整體支護結構,並(bìng)建立科學的監測體係(xì),監測支護(hù)體係的變形,判斷結構(gòu)的穩定性和安全性。
1.1.2 技術難點與關鍵
(1)長管棚與注漿(jiāng)加固圈(quān)在拱頂形(xíng)成了穩固可(kě)靠的固結殼,作為支承(chéng)長(zhǎng)達18m高約50m的鬆散坍方體支護體係(保護殼),是保證開挖安全和防(fáng)止坍方的進一步擴大的關鍵技術。
(2)坍方體內大(dà)部分呈鬆(sōng)散碎屑狀,且又混有大小不一的硬質岩塊和前期坍方處理時用以支(zhī)撐的方木等建築材料,施鑽困難,成(chéng)孔性差、容易卡鑽、下管難度大。這(zhè)些問題的(de)解決直接關係到26m管棚的安裝成功率和注漿的效果,也是坍方處理的難點所在。
(3)坍方段地處斷層破碎帶,地層連通性(xìng)好,坍方體鬆散度大,且坍方前施(shī)工的小導坑均直接與注漿區相連通。由於(yú)注漿區域廣而連通性好(hǎo),因此必(bì)須對注漿順序及注漿工(gōng)藝進(jìn)行詳細計劃,以防止漿液向無用的地區擴散,控製注漿量,以小的注漿量獲得適宜的注漿效果。
1.2 治(zhì)理原則
施工方案和治理原則:“管,預注漿,多循環,短開(kāi)挖,強支護,勤量測,早封閉”。
2、施工技術要點
2.1 施工工序與(yǔ)步(bù)驟
2.2 工作麵預注漿
在長管棚施工前,應對工作麵進行(háng)前進(jìn)式分段預注漿,注漿(jiāng)分段長度為5m。以水(shuǐ)泥單液漿為主,內加速凝劑,在必要時(shí)采用水泥-水玻璃C-S 雙液漿。工(gōng)作麵預(yù)注漿的目的(de)是加固(gù)工作麵鬆散體,以保證(zhèng)管棚鑽孔(kǒng)方向的精度,同時穩(wěn)定工(gōng)作麵,確保開挖時工作麵的安全。
2.3 長管棚與預注漿
2.3.1 管棚參數
鑽孔仰角1°~3°,管棚間距30cm,管棚長度(dù)26m,采用Φ89(厚5mm)無縫鋼管,共計52根管棚。
2.3.2鑽(zuàn)孔工藝
預設Φ127 導向管→Φ108 套管鑽進18m →Φ90 鑽孔(kǒng)鑽進26m →下(xià)管(帶Φ90 鑽頭) →取出Φ108 套管→封孔注漿。
2.3.3 管棚注漿
注漿分三序孔注入,注入(rù)順序依次為C – S 漿、水泥漿、水泥(ní)砂漿。注漿應在鑽孔(kǒng)下(xià)管完成(chéng)後(hòu)立即進行,以便在鑽(zuàn)相鄰(lín)孔(kǒng)時可做為當(dāng)前注漿孔的檢查孔。所有管棚鋼管均以30號水泥砂漿充填,以加強鋼管的剛度。
2.4 小導管注漿補強
長管棚(péng)注(zhù)漿加固範圍有限,很難達到4m的加固圈,為此在開挖過程中,需施作小導管注漿補(bǔ)強。小導管采用(yòng)Φ32焊縫鋼管,長5.5m,開(kāi)孔長4m,間距60~75cm,外插角41°。小導管(guǎn)注(zhù)漿采用C-S 雙液漿,注漿量根據現場情況定,以確保開挖為目的。
3、問題與解決(jué)措施
3.1問(wèn)題
(1)主要存在卡鑽、掉鑽頭、坍孔、退鑽與頂管困難等問(wèn)題。
(2) 坍方前開挖的下導(dǎo)坑斷麵約有(yǒu)20m2 ,長度約為20m,由(yóu)於密排棚架的作用,坍方體並(bìng)未將導(dǎo)坑內填滿,約有150m3 空洞,漿液向空洞內充填並不能對開挖穩(wěn)定(dìng)起到穩定作用,同(tóng)時(shí)又造成浪費,防止漿液向空洞內滲(shèn)流是注漿(jiāng)中的關鍵環(huán)節。
3.2措施
3.2.1 帶鑽頭頂管
采用套管跟進施鑽隻能有效(xiào)地解決(jué)前20m坍孔、卡鑽等技術難題,因為套管跟進(jìn)越長(zhǎng)孔(kǒng)壁周圍坍碴、碎石與管壁的(de)摩(mó)阻力(lì)就(jiù)越(yuè)大,鑽進負(fù)荷扭矩也越大,致使鑽進困難,同時易產生(shēng)管接頭(tóu)因扭矩大而損耗斷管等嚴重事故,一旦(dàn)發生斷管現象,則整個孔將被廢棄。
3.2.2 總(zǒng)體施(shī)工(gōng)工序的(de)調整(zhěng)
進行工作麵預(yù)注漿,在此基礎上進行管棚施工。但由於(yú)注漿(jiāng)量大(dà),注漿時間長,造成鑽孔作業空閑時間多。為此(cǐ),對施工工序進行(háng)了調整,即在(zài)工作麵注漿的同時穿插進行(háng)部分管棚孔的(de)施工。但為確保周邊管棚孔的注漿加(jiā)固效果,確定了穿插管棚(péng)孔施工的原則是:遵循(xún)設計時的工作麵預注漿的原則。總體施工工序的調整為施工工(gōng)期爭(zhēng)取了時間,同時也保證(zhèng)了周邊注漿加固(gù)效果。
3.2.3注漿施工的技術(shù)措施
(1)改變漿液材料(liào)。預注漿時,根據其注漿目的是填充(chōng)坍方體(tǐ)空洞,對固結體強度要求不高,同(tóng)時由(yóu)於原開(kāi)挖的小導坑(kēng)留下的空洞較大,采(cǎi)用較高強度的(de)注漿材料不僅造成浪費,也為後來(lái)的開挖帶(dài)來了困難。為此,據孔鑽記錄,A、I、H 三個工作麵預注漿孔分別在6m、10m、17m處有50~120cm不等的架空區,對這三個孔不同斷位的(de)注(zhù)漿材料進行了變更,由原設(shè)計的水泥漿與水泥砂漿改為粘土水泥砂漿。變更後的漿液含粘土約為25% ,28d固結強度在(zài)8~13kgPcm2 ,可滿(mǎn)足工作麵(miàn)穩定的(de)要求,凝結時間約為3~5d,流(liú)動性好,不(bú)僅降低了工程成本,也具(jù)有良好的(de)填充效果。三個孔三個段別分別共(gòng)計(jì)注入(rù)粘土水泥砂漿120m3,約(yuē)占空洞總量的80%。
(2)采用間隔(gé)注漿獲得注漿加固效果。在進(jìn)行管(guǎn)棚注漿時關鍵是獲得管棚內(nèi)外形成厚約2m的注漿加固圈,但由於坍體(tǐ)內有許多(duō)塊石相互棚架(jià),致使坍(tān)體(tǐ)內空洞大而(ér)多,這些空洞有的直接與坍空區相連,注漿時漿(jiāng)液在壓力作用下通過這些空洞泄(xiè)流至坍空區(qū),而(ér)不能在管棚附近均勻擴散,從而使注漿加(jiā)固圈無法形成。為此,根據經驗采(cǎi)用間歇注漿法,即當長時間注漿壓力上不(bú)來時,說明漿液順空隙泄流至坍空區,這時將漿(jiāng)液凝結時間調整至30~50s,注漿1~5min,停40s,待原注入漿液初凝變稠後再(zài)注,如此反複,則原先的(de)泄漿通道逐漸變小並終堵塞,漿液即在管棚周圍達到均勻擴散的(de)目的。
4、施工質量與效果評定
(1) 導向管外插角為2°~4°,間距28~33cm,滿足設計與規範要(yào)求,為保證管棚製安精度創造了條件(jiàn)。
(2) 管棚(péng)孔鑽進過程中(zhōng)一個孔打偏與另一管棚(péng)相交,僅占管棚總數的2%。根(gēn)據下(xià)管記錄(lù),因卡鑽、斷管等原因52根管棚中(zhōng)有9根共計16m 未頂進,僅占設計管棚總長度(dù)的1.1%。根(gēn)據開挖所揭示的情況,管棚製安基(jī)本達到了整齊劃一的要求,在開挖線外形成了穩固的護拱棚架(jià)作用,總(zǒng)體質量達到了優。
(3) 每二序孔鑽孔時出現了全孔回水,鑽孔、下管容(róng)易,鑽孔物中有水泥(ní)凝結塊等現(xiàn)象,與開始鑽孔時卡鑽無(wú)回水形(xíng)成了對比,說明注漿已起到了明顯的效果,並達到了固結充填的好效果。
(4) 根據(jù)注漿記錄,第二序孔注漿(jiāng)時注漿(jiāng)壓力上升明顯快於開(kāi)始(shǐ)注漿時(shí),也說明坍方體空洞回填充實。