地表注浆在天汕高速广福隧道洞口浅埋破碎带的实施应用.pdf

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编号:20181111062945039644    类型:共享资源    大小:628.92KB    格式:PDF    上传时间:2019-02-16
  
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破碎带注浆 破碎带 浅埋隧道的 在隧道 隧道洞口 浅埋 隧道的
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2013年第4期(总192期) 安徽建筑 ■■■_BIB—_l高 ————■ 岩 土 工 程 与 基 础 处 理 安 徽 建 筑 丝麦注浆在玉池高速亡福隧道洄旦遗埋煎醚董的 Application of Implementation of Surface Grouting in Guangfu Broken Shallow Cave Tunnel of 实施应用 Day-Shantou Expressway 魏俊奇1,安红润2,范飞3 (1.陕西省交通建设集团公司靖王分公司,陕西榆林718500; 2.陕西省交通建设集团公司榆靖分公司,陕西榆林719000;3.中冶建筑研究总院有限公司,北京 100088) 摘要:针对天汕高速光福隧道洞口浅埋破碎段情况,提出地表注浆采用水泥单液浆和 水泥一水玻璃双液浆两种浆液进行施工方案,介绍了双液浆两种浆液注浆孔的布置和注 浆施工要点。工程实际情况表明,注浆效果显著,方案合理,对类似工程有指导和借鉴意 义。 关键词:公路隧道;地表注浆;浅埋段 中图分类号:U453.1 文献标识码:B 文章编号:1 007—7359(201 3)04—01 04—03 0前言 新奥法设计施工在我国的山岭隧道施工中,经过多年的探索和实际经验总 结,已日趋完善。但对于洞口浅埋破碎地段,隧道的安全通过问题仍未有一个良 好的、可达成共识的解决方案。如果施工设计方案不成熟,稍有疏忽,就极有可能 造成塌方,因此,对于这些洞口地段的地表预注浆的研究,具有现实指导意义。 1 工程概况 天汕高速公路广福隧道,位于广东省梅州市蕉岭县广福镇和文福镇之间,为 分离式双洞隧道,其中左线隧道起止里程LK5+932~LK8+046,全长2114m,平 面线形采用直线和半径6701.683m的圆曲线;右线隧道K5+942~K8+043,全长 2101m,山脊最大高程480.0m,相对高差180.0m,属于低山丘陵地貌。北端洞口 外地势比较平坦,为一山间小盆地;南端地处山间沟谷,地势比较复杂。山体受后 期(喜山期)的构造运动影响比较严重,断层发育,小断层较多。其中对隧道影响 较大的F1断裂,与隧道走向平行;其次级的小断层横贯隧道,造成围岩破碎,岩 体完整性差。 注浆段为隧道左线LK7+650一LK7+710,长60m。此段属于浅埋偏压段,最 大埋深为29.3m,最小埋深为23m,围岩比较破碎。 2地表注浆孔的布置 2.1注浆材料的选择 水泥一水玻璃浆液即cs浆液。水泥的凝结和硬化,主要是水泥水化析出凝 胶性的胶体物质所引起的,其反应产生的氢氧化钙与水玻璃反应,生成具有一定 强度的凝胶体——水化硅酸钙。 随着氢氧化钙的不断增加,氢氧化钙与水玻璃的反应继续进行,胶质体越来 越多,强度也随之增高,cs浆液的初期强度与氢氧化钙反应起主要作用,后期为 水泥本身的水化作用。模数和浓度是控制水玻璃浆液的重要参数,模数M定义 为二氧化硅和氧化钠的物质量之比,模数大小对注浆影响很大,模数小,二氧化 硅含量低,凝胶慢并且结石强度低,而模数大则反之,一般注浆的模数M=2.4~ 3.4为宜。 2.2注浆扩散半径的确定 收稿日期:2013—06—09 作者简介:魏俊奇(1966一),男,陕西榆林人,高级工程师,主要从事高速公路运营管理方面 的工作。 图1 注浆管底端注浆球形扩散 图2单排孔的布置 图3孔排间的最优搭接 岩浆液的扩散半径是在一定工艺条件 下,浆液在地层中扩散程度的数学统计的描 述值是确定排数、孑L距和排距等的重要参数, 其值可用理论公式估算。通常,浆液的实际扩 散半径都小于各种理论值。这是由于水泥浆 液在进入细小裂隙的过程中,注浆压力使浆 液中的水分被渗滤出来,浆液逐渐变稠,流动 的距离就会变小。其次,计算所用的某些参数 在注浆过程中为一变量,从而导致了计算值 和实际值的差别,当地基条件复杂或计算参 数不易准确选定时,应通过现场注浆试验来 确定。 本文采用渗透注浆,代表性的渗透注浆 理论有球形扩散理论、柱形扩散理论和袖套 1l—j『1141IIL1一TI;l上 万方数据 安徽建筑 2013年第4期(总192期) 灌 浆 曝 ●_ _ 隧 3 戳j 缓 遗 } 2 专。—— 1 (b) (c) (d 图4 自下而上分段注浆程序示意图 (a)钻孔;(b)第一段注浆;(c)第二段注浆;(d)第三段注浆 设备的性能指标 表1 管法理论。现介绍球形扩散理论方法。 Maag(1938)的简化计算模型如图1所示。其中的假定为: ①被灌物质结构为均匀的和各向同性的;②浆液为牛顿体;③ 浆液从注浆管底端注入地基土内;④浆液在地层中呈球状扩 散。 根据达西定律: Q=KAt=47rfK≠(-dh/dr) 一dh=47r鲣rZKt‘dr 积分后得:h=—4们rjKLt“100。_1+C 当r=ro时,^=Ⅳ;当l=r。时,h=h。,代入上式得: ㈣庐器(0一}) 已知:Q=4/3 XIrrl3n,hi=日一ho,代入上式得: 3 1 1、L一7q3(一r0 r1肌 ’“1—3Kt·100 由于rl比,大得多,故考虑上一一1一一1,则: rn r ro”盎.·.拄丽TI卢FI, 式中:K为土的渗透系数cm/s);Q为注浆量(era3);K为浆 液在地层中的渗透系数(cm/s);Kg=K/fl,口为浆液粘度对水的粘 度比;A为渗透面积(em2);r、n为浆液的扩散半径(cm);^、h。为 注浆压力(MPa);^。为注浆点以上的地下承压水头(MPa);日为 地下水压头和注浆压力之和cm);ro为注浆管半径cm);£为注 浆时间(s);n为土的孔隙率。 2.3注浆孔位的布置 注浆孑L的布设是根据浆液的有效范围,并应相互重叠,使 被加固土体在平面和深度范围内连成一个整体的原则决定的。 2.3.1单排孔的布置 如图2所示,2为注浆孔距,r为浆液扩散半径,则注浆体的 厚度b为: 6=2、/r2_[(f—r)+!二字】2=2\/,一} 当l=2r时,两圆相切,b僵为零。 如注浆体的设计厚度为r,则注浆孔距为: z=2/r2 T2— 2.3.2多排孔布置 当单排孔不能满足设计厚度的时候,就要采用两排以上的 多排孔。而多排孔的设计原则是要充分发挥注浆孔的潜力,以 获得最大的注浆体的厚度,不允许出现两丰IFfLIN的搭接不紧密 的“窗口”,也不要求搭接过多出现浪费。 图3为两排孔正好紧密搭接的最优设计布孔方案。 根据上述分析,可推导出最优排距R。和最大注浆有效厚 度B。的计算公式。 ①两排孔 尺。=r+丁b=r十V rz一了lL B。_2r+扣2卜、/r2一}J ②三排孔 曰。=2r+。=2[r+2、/r2一;}] ③五排孔 曰。=2r+a=4[,+,.5、/r2一孚] 综上所述,可得出多排孔的最优排距为Rm=r+争=r+ 、/r2一丁12,最优厚度则为: ①奇数排吃=cn一·,[r+长鸯争]如一t,[r+器舍、/,一孚】 ②偶数排吃=吣+争)=n[r+、/r2一孚] 匕述公式中.n为注浆孔排数。 3工程实例 3.1注浆设备及注浆材料 注浆设备选用郑州众鑫机械厂生产的FBY一50/70型液压 注浆机,主要工作指标如表1所示。 注浆采用水泥单液浆和水泥~水玻璃双液浆两种浆液,其 中水泥选用广东塔牌集团生产的P.Ⅱ42.5R型水泥,双浆液中 的水玻璃采用广东丰顺外加剂厂生产的40Be',模数为2.65的 中性硅酸钠。 对浆液的性能作了几组有代表性的现场配合比,通过现场 试验得出的凝结时间、强度等性能,选择适合广福隧道地表注 浆的最佳配合比。各配合比下的凝结时间、强度变化如表2所 示。 因此,根据现场配合比试验及设备所能达到的要求,决定 单浆液采用水灰比为0.5:1,双浆液采用水灰比为O.8:1,水 玻璃和水泥的质量比为15%。 3.2注浆施工要点 3.2.1施工方法 广福隧道注浆施工方法采用自下而上分段注浆法。此注浆 方法是将钻孔一直钻到设计孔深,然后自下而上逐段进行注 浆,如图4所示。 3.2.2注浆工艺要点 ①注浆开始前做好准备工作,包括机械器具、仪表、管路、 注浆材料、水、电等的检查及必要试验。 岩 土 工 程 与 基 础 处 理 安 徽 建 筑 1 05 晕 万方数据 2013年第4期(总192期) 安徽建筑 岩 土 工 程 与 基 础 处 理 现场试验配合比 表2 ②注浆过程中,经常观测和记录注浆压力的变化情况,掌 握注浆量。特别要注意止浆盘的变形和饱浆情况。如果止浆盘 发生变形,应停止注浆,及时处理。发生跑浆时,及时用填塞棉 砂、打木楔和糊塑胶泥或速凝砂浆的方法堵漏。 ③为使浆液在本孔一定范围内扩散,而不致串浆或冒浆, 影响注浆效果,在进浆量很大而压力不上升的情况下,以注浆 量控制注浆为结束标准,当进浆量很小时,以注浆压力来控制。 ④启动注浆泵,正常运转后关闭泵口阀门,泵停止运转后, 旋转压力调节旋钮,将油压调在要求的油压刻度值上,随着注 浆阻力的增大,泵压随之增高,当达到调定值时,会自动停泵。 4结语 本文针对广福隧道LK7+650。LK7+710浅埋偏压段进行 地表注浆,通过理论和工程实际的结合介绍注浆法的应用,得 到以下结论: ①本次注浆从其施工作用的上看,施工工艺属于静压注浆 中的固结注浆,从注浆理论上看又属于渗透注浆; ②在实际工程中,注浆材料的选择及配合比要根据施工设 备和场地情况选择合适的材料和配合比,一般配合比要进行现 场试验,并根据注浆情况进行不断的调配; ③通过采用地表注浆方案加固隧道浅埋偏压破碎带来减 小隧道开挖周边围岩的渗透系数并提高围岩的强度和完整度, 达到安全快速通过破碎带,对注浆的研究在工程实际和经济效 益上有现行意义。 参考文献 [1]王毅才.隧道工程【M】.北京:人民交通出版社,2004. [2]毕露成.双液注浆锚管加固在渗水软弱围岩浅埋偏压隧道中的应 用【J】.广州大学学报(综合版),2001(8). 【3] 中国岩石力学与工程学会岩石锚固与注浆技术专业委员会编.锚 固与注浆技术手册[M埘E京:中国电力出版社,1999. 【4]何修仁.注浆加固与堵水【M】.沈阳:东北化工学院出版社,1990. 【5】彭振斌.注浆工程设计计算与施工[M].武汉:中国地质大学出版 社,1997. 业j妞省},誊}省}业业,9k:Ik—奎k业业业妇业业誓e省e■}■}越e业jk≤}业■}业誊■}业省}业业业业业善}业蕾}业誊}业j瞳省拿业业业 (上接第25页) 5园林:以词为名以画为景 人们用诗的眼光对园林进行审视。《红楼梦》中有言:“偌大 景致,若干亭榭,无字标题,也觉寥落无趣。任有花柳山水,也断 不能生色”。本来意义上并没有意识的山水、草木、花卉,一经题 点,就赋予了文化的内涵。园林中的亭台楼阁多以诗词命名,匾 额、题注、对联中也不乏诗词的身影。 拙政园内有一“兰雪堂”,是东部的主要厅堂,堂名取意于 李白《别鲁颂》中“独立天地间,清风洒兰雪”的诗句。拙政园中 “与谁同坐轩”,轩名取自苏轼词《点绛唇·杭州》:“与谁同坐,明 月清风我”。 中国古典园林常常借鉴山水画。颜色在整体上讲究淡雅, 不落俗套,尤其是植物和配景的选择,多如诗中所描绘的清新 素雅,或者说是模仿中国水墨画的意境。多处地方都选择冷色 安 调,黑、白、灰三大主色,极易与自然中的山、水、树木花草等调 j特 和,水周围的景物倒影到水面上来,倒影为实,水面为虚,与建 筑构成了一幅色调统一、恬淡雅致、充满诗情画意的山水画[61。 建 筑 6诗词:吟咏园林 圜 文人花园数量庞大,其中不少园林的主人是历史上著名的 文学家或书画家,影响很大。园林艺术集数家文化于一身,清幽 中见画意,细腻中见诗情,引得文人雅士流连其中,为其赋诗题 字,赞叹一番。如“江山如有待,花柳更无私”(拙政园“与谁同坐 轩”联),“俯水枕石游鱼出听,临流枕石化蝶忘机”(虎丘“花雨 亭”联);“居士高踪何处寻,居然城市有山林”(王赓言《游狮子 林》)。可以说,文人游山历水,把自己的审美情趣和对自然的理 解融入造园艺术,参与营造园林,又因身在园林中而激发灵感, 找到精神的寄托,吟咏题字。 古典园林、山水诗文和山水画艺术都是中国古代艺术史上 耀眼的瑰宝,在意境的营造上,可以说是三者相辅相成,互相借 鉴,不分伯仲。园林用诗的眼光构图立意,诗将园林的美用文字 呈现在世人面前,二者勾勒出一幅幽静淡雅的山水画。 总之,园林的意境可通过诗词与绘画进行深化,诗词与绘 画共同指导园林景观的形成,同时以园林为对象进行创作。 参考文献 [1】周维权.中国古典园林史涕二版)[M]一E京:清华大学出版社,1999 [2]陈从周.说园【M】.上海:同济大学出版社,1984. 【3】童寓谴园史纲【M】.北京:中国建筑工业出版社,2012. 【4】彭一刚.中国古典园林分析[M]一E京:中国建筑工业出版社,1986. [5]罗燕萍.宋词与园林[D】.苏州:苏州大学,2006. 【6】王蓓.论山水画元素在中国古典园林中的运用[J]艺海,2012(10). 雪 万方数据
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