杨家川隧道隧底地下故河床段超前支护技术

杨家川隧道隧底地下故河床段超前支护技术

摘要：宝兰二线杨家川隧道DK1309+611～+535段为古河床影响段和古河床段，涌水量达60m3/h，易产生流砂和泥石流崩涌等灾害。施工中采用密排超前小导管结合超前棚管支护的方法，解决了在涌水情况下的超前支护问题，顺利地通过了古河床段的施工。
关键词：古河床 涌水 密排小导管 超前支护 1、概述：

杨家川隧道全长2095m，其中羊洼沟段为地表河，隧道经过处沟宽约100m，常年流水，两侧山势陡峭，植被茂盛。该段施工时正值雨季，地表河内水量约1.8m3/s，隧道上游3km以外地势较开阔，汇水面积大，流至距隧道1.5km处水量明显减小，可见地表水给地下补给较大。
　　从DK1309+615～+525段洞身经过处围岩依次为风化严重的花岗岩、片麻岩夹黑云母片岩、黑石末粉、淤泥质砂层、砂粘土层、角砾土和中粗砂层、砂粘土层、黑石末、风化片麻夹黑云母片岩。隧底2.5m以上为明显冲洪积层，隧底以上1.0~2.5m内为碎石、砾石砂，隧底以上1.0m左右为原河床,下部岩层有明显的冲刷痕迹，微风化，表面较光，节理发育。洞内涌水量达60m3/h，最后稳定涌水量为30 m3/h。

2、方案确定：

（1）、插板支护，可防止流砂、坍塌，但遇到孤石后难于打设，且施工速度慢，开挖后拱部的大面积涌水，不利于钢架支护和喷砼施工。
（2）、采用超前管棚结合R32N迈式锚杆超前支护，管棚外插角5°～10°，长度6～8m，管棚间距30cm，管棚之间打设自进式锚杆，自进式锚杆外插角25°～30°，注水泥—水玻璃双液浆，通过约12m的施工发现迈式锚杆注浆量大，个别锚杆出水集中，注浆后整体固结性差，开挖中出现流砂或集中处水，局部固结砂砾明显侵入隧道内，影响开挖进度和轮廓尺寸。
（3）改用管棚结合密排超前小导管注水泥—水玻璃双液浆，取得良好效果。

3、管棚结合密排超前小导管注浆施工：

（1）、施工参数
　　沿拱部设置管棚和小导管，管棚采用φ89无缝钢管，长度6～8m，排距3~4m，外插角25°～30°，间距30cm；管棚间增设两根φ42超前小导管，长度4.0m，排距2.0m，外插角15°～20°。
（2）、作业程序及要点：
①、设置幕墙：
　　洞身经过有风化严重的岩层、砂粘土和砾砂等透水层，注浆时浆液随掌子面大量出水而流失，且受压后易引起掌子面正面坍塌，并引起拱部坍塌使支护悬空，因此在打设超前管棚和小导管前，先在掌子面喷射10～15cm厚的砼封闭掌子面，与洞身周壁喷射砼连成一体，形成止水围幕，使出水位升高，减少掌子面正前方砂层内的水流速度，便于注浆时浆液向导管四周均匀扩散。
②、打设φ89超前管棚：管棚前端焊接用Φ28钢筋制作的锥体钎头，管棚前端2m管壁半周设φ6mm圆孔透水。拱部按30cm间距布设，外插角25°～30°，管棚带孔侧朝上放置。管棚既是超前支护，又可超前探测，同时又能超前引流导水，减少小导管打设后的出水量，便于注浆。
③、超前小导管作业：采用φ42小导管，小导管前端焊接锥体钎头，导管壁上梅花型设置φ8注浆孔。在两管棚间设置超前小导管，间距10cm，外插角15°～20°，小导管通过丝套与风钻连接直接送入，打设完后及时塞死管口，以防形成出水通路。
④、注浆作业：
a、注浆材料及配合比：
　　水泥：采用活性高，出厂日期不超过3个月的525＃以上普通硅酸盐水泥，水泥浆浓度：1.25:1～0.8:1.0。
　　水玻璃：出厂浓度42～45Be’，模数2.4～2.8水玻璃原浆，然后稀释成35Be’使用。
　　水泥浆与水玻璃体积比：1:1～1:6
　　缓凝剂：采用Na2HPO4，掺量2.5～2.0%。
　　水：饮用水，水温不低于6℃，PH值在5～8之间。
b、注浆方式：
　　双液浆利用管外混合方式，即两套管路各一套注水泥浆，另一套管路注水玻璃，从两侧向拱部注浆。
　　先注水泥浆1～1.5分钟，两种浆液同时注射，2分钟停止注水玻璃，每停30～45秒注水玻璃30秒。
c、注浆参数：
　　注浆压力：终压力2～3Mpa，注浆持续5～6min ;
　　单孔注浆扩散半径：R=0.8～1.8m，有效扩散半径：R=60～80cm。
　　单孔注浆量：砂粘土注浆量：0.8～1.5m3。
　　砂砾层：2.4～4.5m3，拱角处注浆量加大。
　　注浆后形成止水壳体，如下图所示：