1、城东隧道左洞进口洞顶地表注浆方案城东隧道左线祖龙端拱顶地表注浆案1.工程概况城东隧道位于宁县城东,采用单向双洞布置，为小净距隧道，进口线间距11.5米，出口线间距12.3米，洞门为削竹式洞门；主洞净宽11.5m，净高5.0m；其中左线隧道起止桩号ZK65+763ZK66+435，长度672m；右线隧道起止桩号YK65+760YK66+425，长度665m；隧道祖龙端进口位于低山地貌，山体植被发育，隧道洞顶以上为粉质粘土，作为拱顶土层基本无自稳能力，隧道洞身为破碎状中风化花岗岩，节理裂隙较为发育，且左侧东门水库地表水可能渗入涌入隧道，隧道围岩自稳能力差。隧道左线祖龙端洞门明洞长13m，采用16m
2、长管棚超前支护进洞，采用环形开挖预留核心土法开挖，进洞后采用超前小导管、超前锚杆支护；其进口段长管棚采用108*6mm厚无缝钢管，钢管环向间距40cm，外插角1-3，管棚钢管采用丝扣连接，采用C30钢筋混凝土套拱作为管棚导向墙，采用127钢管作为导向钢管固定在套拱。2.地表注浆依据城东隧道左线祖龙端进口段为V级围岩偏压浅埋段，位于该山体坡脚，地质较为破碎，为长时间雨水洗刷、剥蚀、搬运及土粒在重力作用下顺着山坡逐渐移动形成的堆积物，洞顶地表覆盖层比较薄，地表土体较为松散，在仰坡开挖后施工管棚钻时出现重塌、卡钻；考虑本隧道开挖跨度较大，如不采取加强措施，管棚无法继续钻进至设计深度，如管棚不足以支承
3、上部围岩土体，开挖后较薄的覆盖层极易引起坍塌，根据工程设计变更会议纪要（编号：001），确定对左线祖龙端进口K65+781K65+788段山体进行拱顶地表注浆处理，具体参数如下：注浆加固围为ZK65+781ZK65+788，长度7m，宽度15m；地表注浆导管采用423.5mm超前小导管，注浆小导管为外径42mm、壁厚3.5mm热轧无缝钢管，小导管长度从地表到隧道初支轮廓外线，具体长度现场确认。钢管前端呈尖锥状，小导管底部2.0m围钻压浆，其他不设压浆，导管梅花形布置，间距1.4m*1.4m，垂直地表坡面打入土体，并压注水泥浆液，浆液采用 P.O42.5水泥单液浆，水泥浆水灰比：1：1，注浆压力
4、:1.0-1.5Mpa，采用分段间歇式注浆； 注浆扩散半径暂取0.70m，注浆土体隙率暂取0.4，具体经现场实验确认。3.地表注浆案 城东隧道左线祖龙端边仰坡及明洞已完成开挖，已形成1:0.75坡面，拱顶地表注浆拟采用满堂支架法搭设施工作业平台，于小里程侧往大里程侧逐排注浆，注浆采用423.5mm超前小导管垂直于隧道开挖轮廓线打入土体，并压注水泥浆液，水泥浆液向围土体扩散，达到加固和板结土体的目的。注浆围为K65+781K65+788，竖向为斜坡，平面长度7m，平面宽度15m，小导管梅花型布置，间距为1.4m，小导管采用外径42mm、壁厚3.5mm热轧无缝钢管，钢管前端呈尖锥状，小导管底部2m
5、围四钻8mm压浆，其他管段不设压浆，钻深度视管棚覆土深度实测确认。注浆布置见：城东隧道左线祖龙端进口地表注浆平面布置图。4. 施工组织及安排城东隧道左线祖龙端拱顶地表注浆计划2016年5月20日开工，2016年6月15日完工，施工组织人员安排见表4-1，主要机械设备投入见表4-2。表4-1 施工组织人员安排表序号工程项目计划人员备注1管理2人负责施工的现场管理、工程质量的管控2安全1人负责施工现场安全及环保3测量2人负责开注浆布置4质检1人负责施工现场施工质量5满堂支架6人负责满堂支架搭设6钻4人负责注浆的钻进，配合注浆7注浆5人负责地表注浆8钢材加工2人负责小导管加工、辅助支架搭设表4-2
6、主要机械设备投入表序号设备名称规格型号数量备注1地质钻机XY-2PC12注浆泵GJB323挖掘机CAT320B14空压机20m32隧道队5.拱顶地表注浆施工法及工艺城东隧道左线祖龙端拱顶地表注浆采用XY-2PC地质钻机钻，钻进前先分别测量出位高程并计算出钻深度，钻向垂直于隧道开挖轮廓线，间距为1.4m1.4m，梅花型布置，安装42小导管，小导管底部2.0m长区段上钻8mm的注浆，注浆在钢管断面上成120角，纵向间距10，梅花型布置；浆液采用P.O42.5水泥单液浆，水泥浆水灰比：1：1，注浆压力:1.0-1.5Mpa，采用分段间歇式，在导管注入水泥浆，以进行隧道拱顶覆土固化。5.1.拱顶地表注
7、浆施工工艺拱顶地表注浆施工工艺见图5-1。图5-1 拱顶地表注浆施工工艺框图5.2.注浆施工流程及要点5.2.1.施工准备标注注浆加固围在左洞加固围山体坡面上打设间距离2m的木桩圈定注浆围。整理注浆地表清除注浆坡面上的妨碍注浆的杂物，清理中尽量不破坏地表植被，保持山体的自然风貌。布置注浆点在地注浆坡面上按间距1.4m，进行注浆布点，布点按梅花型布置，并在各注浆点钉设小木桩，注浆布置见：城东隧道左线祖龙端进口地表注浆平面布置图。钻角度及深度测量注浆围的各注浆点的坐标及高程，按比例绘制该断面的横断面的CAD剖面图，确定注浆深度。注浆管采用423.5mm超前小导管，打入深度控制在管棚轮廓外线，钻角度
8、，垂直于隧道开挖轮廓线进行钻。5.2.2.搭设工作平台拱顶注浆作业平台采用483.5mm的钢管沿边仰坡逐层搭设，钢管采用48*3.5mm钢管，钢管、扣件、脚手板等材料质量符合要求。材料选用采用外径48mm，壁厚3.5mm的钢管。立杆和大横杆的长度为4-9米，小横杆根据现场搭设需求现场加工。有重腐锈、弯曲、压扁、损伤和裂纹的钢管均一一剔除。所采用的直角扣件、回转扣件和对接扣件，必须为质地良好、性能可靠的标准件，以防在使用时出现开口、断裂、滑丝等现象, 钢管数量充足、规格统一。工作平台搭设注浆工作平台搭设拟定采用落地式满堂扣件式钢管脚手架，所有脚手架立杆均采用：横距1.2m，纵距1.2m，立杆距套
9、拱距离b=0.35m，脚手架步距h=1.20m，铺设脚手板层数1层，安全网1层。脚手架的搭设尺寸立杆横距1.2m；立杆纵距1.2m；步距1.2m；剪刀撑：水平间隔每4.8米拉设一道剪刀撑，有底至顶连续设置竖向剪刀撑。脚手架基础位于套管外侧岩土上脚手架基础下垫槽钢；位于套拱上脚手架基础下垫钢板，且就近与套拱预埋钢筋焊接；位于边仰坡上脚手架基础下垫钢板且与就近打入边仰坡1.2m钢筋焊接；距离立杆底部350mm设置通长扫地杆，扫地杆按照纵横向设置，防止立杆底端发生位移。剪刀撑的设置剪刀撑是防止脚手架纵向变形的重要措施，每组剪刀撑，斜杆与地面夹角在45-60之间，由底部至顶部随脚手架的搭设连续设置，剪
10、刀撑斜杆应与立杆和横杆进行连接，底部斜杆的下端置于垫板上，剪刀撑斜杆的接长，均采用搭接，搭接长度不小于1.0m，设置2个旋转扣件。脚手架的搭设脚手架：检查准备、材料配备清理场地纵向扫地杆立杆横向扫地杆横杆剪刀撑铺脚手板铺安全平网。脚手架搭设见图5-2脚手架搭设纵断面图、5-3脚手架搭设横断面图。图5-2 脚手架搭设纵断面图5-3 脚手架搭设横断面图支架力学验算计算依据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规(JGJ130-2011)；设计荷载：公路-级；最不利荷载位置计算综合考虑拱顶地表注浆平台搭设的结构形式，在ZK65+788断面位置钻注浆时为最不利荷载位置，按注浆宽度15m计算，该位置长度为2.
11、4 m，该断面面积为152.4=36。对该位置进行支架检算：A、支架布置以1.2m1.2m 布置考虑,钻机重量为2.5T计则单位面积承重为：q1=2.5*9.8KN/（152.4）=0.68 （KN/）由于钢管布置为1.2m1.2m，则单根承载力为：0.68KN/1.21.2=0.98 （KN/根）B、脚手板等附属构造荷载取q2=0.3 （KN/）C、扣件式钢管支架自重(按9m 高度计算)a、立杆自重（采用483.5mm ，钢管单位重量为3.84kg/m）q31=0.0384KN/m9m=0.313 （KN/根）b、托座q32=0.045KN/m1 个=0. （KN/根）c、横杆自重q33=0
12、.0384KN/m80.8=0.246 （KN/根）d、扣件自重直角扣件: q34=0.0132KN/m（82+3）个=0.251 （KN/根）对接扣件: q35=0.0184KN/m1 个=0.0184 （KN/根）所以扣件式钢管支架自重: q3 =q31+ q32+ q33+ q34+ q35=0.313+0.+0.246+0.251+0.184=1.039 （KN/根）D、施工活荷载(参照规4.2.2 表中结构脚手架施工均布活荷载标准值，取3KN/ ) q4=3KN/E、单根钢管设计轴向力荷载组合：施工恒载:NGK=(q1+ q2)0.50.3+q3=( 0.68+0.3)0.50.3+
13、1.039=1.19 （KN/根）活荷载: NQK= q40.50.3=30.50.3=0.45 （KN/根）轴向力：N =1.2 NGK+1.4NQK=1.21.19+1.40.45=2.06 （KN/根）F、钢管支架的稳定性检算单根钢管截面面积（考虑钢管为旧管，按壁厚3mm计，另外乘以0.75折减系数）：A=423.90.75=318mm2；回转半径：i=1.58cm，查表得=0.412；则：N/(A) = 2060 /(0.412318)=15.72MPa164Mpa其中，Q235 钢管容应力为205Mpa80=164 Mpa，80%为旧管疲劳折减系数。根据以上计算可知，钢管立杆的稳定性
14、符合要求，安全系数164/15.72=10.4。G、扣件受力分析对于底板及腹板位置钢管均采用搭接控制标高，主要依靠扣件进行受力，现我部施工的搭接全部采用三扣件搭接，现对扣件抗滑力进行验算：从整体验算结果可知：单根钢管承载力为：2.48KN/根单个扣件受力为：2.48/3=0.83KN/个根据扣件式规表5.1.7 中知：直角扣件、旋转扣件（抗滑）承载力设计值为8.0KN，所以扣件抗滑符合要求，安全系数为：8/0.83=9.6。安装地质钻机采用CAT320B挖掘机吊装XY-2PC型地质钻机，地质钻机水平移动采用滑道电动自行，上下移动采用5t倒链。5.2.3.拱顶地表注浆钻在注浆点位钻，钻进设前调整
15、好钻入角度，钻过程中经常检查钻入角度，以防偏。扫为保证注浆效果，地表注浆采用两次扫分段注浆的式。钻完毕后，采用后退式式扫一遍，清完毕后，再将钻杆插入底，重复扫一次即可。 注浆管安装注浆小导管采用外径42mm、壁厚3.5mm热轧无缝钢管加工制成，注浆管大样见图5-4注浆管大样图。钢管尾部焊上6钢筋加劲箍，钢管长根据现场实际情况确定，前端加工成锥形。小导管底部2m围四钻四排 8mm的注浆，其余管段不钻，作为注浆用导浆管。图5-4 注浆管大样图制浆注浆采用 P.O42.5水泥单液浆，小导管注浆注浆参数如下：水泥浆水灰比：1：1注浆压力:1.0-1.5Mpa注浆参数应通过现场试验按实际情况确定,注浆量
16、按施工实际情况作相应调整；配制时先在搅拌机放入定量清水进行搅拌，水泥浆边拌边用，停留时间不多于半小时以，超过半小时，重新拌浆使用。注浆注浆式采用分段间歇式注浆，开泵前旋转压力调节旋钮将油压调在要求的油压刻度上，随注浆阻力的增大，泵压随之升高，当达到调定值时，会自动停机，不致于产生超压注浆的危险。注浆泵流量大小由注浆泵的排量调节控制钮和排量记录仪加以控制。注浆按从低至高的顺序进行注浆。注浆过程时刻观注注浆情况，观察注浆地表的变化，并根据注浆情况调整注浆的浆液浓度。5.3.拱顶地表注浆施工质量控制5.3.1.基本要求 钢管的型号、规格、质量等应符合规要求。 钻角度与隧道开挖轮廓线垂直。小导管不侵入
17、管棚钢管的位置。5.3.2.实测项目注浆管实测项目见表6-1注浆小导管实测项目。表6-1 注浆小导管实测项目项次检 查 项 目规定值或允偏差检查法和频率1长度(m)不小于设计尺量：检查 10%2位(mm)50尺量：检查 10%3钻深度(mm)50尺量：检查 10%4径(mm)大于杆体直径+20尺量：检查 10%6.拱顶地表注浆安全与环保措施施工前对现场人员进行详细技术、安全交底，重点强调施工平台搭设的安全操作规程及搭设的规化；重点管控工作平台安装及钻过程，全程施工施工人员必须戴安全帽、系安全绳；钻机固定牢固，防止机械滑下坡体伤及其他施工人员；注浆作业过程中，压力连接管路应连接牢固，注浆人员要戴防护面罩，防止浆液喷出伤人。注浆作业过程中，应尽量减少对地表植被的破坏，防止浆液外溢。注完浆后要及时清洗注浆机，以免堵管。整个施工过程，施工现场设专人统一指挥，调度协调。脚手架搭设牢固，作业平台禁止堆放杂物。脚手架的构配件质量与搭设质量，应按安全技术规进行检查验收，合格后准允使用。作业层的施工荷载应符合设计要求，不得超载。不得将模板支架、缆风绳、泵送砂浆的输送管等固定在脚手架上，禁悬挂起重设备。重视洞口的稳定和排水，做好截水沟，经常检查洞顶边坡的稳定情况，做好地表下沉记录。抓好安全教育，消除事故隐患。
