隧洞工程水平固土掘进施工及质量控制

浅谈隧洞工程水平固土掘进施工及质量控制

摘要：本文结合作者参与的隧洞施工过程的项目案例，主要讲述了水平孔固结法的基本原理，并结合相应的过程重点研究了水平孔布设及施工工艺，并对水平孔的施工质量控制措施进行了探讨。

关键词：水平孔；施工技术；隧洞

abstract: with the author’s participation in tunnel construction process of the project case, focuses on the basic principle of horizontal hole consolidation method, and combined with the corresponding process focuses on the horizontal hole layout and the construction craft, construction quality control measures of horizontal hole are discussed in this paper.

key words: horizontal hole; construction technology; tunnel.

中图分类号：文献标识码：a文章编号：2095-2104（2013）

引言

隧洞工程水平固结技术中的水平孔的钻进首先是钻孔设备的选

择与布置，由于是在水平方向上施工水平钻孔，因此，钻孔设备需作前后和水平方向的移动。其次，水平钻孔的形式分几种：有实现跟管钻进。就是利用固结管作钻杆一次到位；具体使用哪种方法进行施工要视施工条件和环境。

1.工程地质概况

在我省某地下隧洞加固工程是该隧洞中的施工重点，位于所跨河流流域底下，隧洞中心间距为2.5m，隧洞间高度5.0m。

工程地段上层自上而下为：

（1）淤泥，含煤屑、石块等厚度穿过底标高；

（2）灰色沙泥质粉质沙土：局部厚约2.0m～20m，层底标高终流塑；

（3）灰色砾质粘土：厚5m，层底标高约-12m，流塑、高压缩性；（4）灰色粘土：厚1-5m，层底标高14-16m，流塑-软塑；

（5）红灰色粘土：厚约1-5mm，层底标高-15-18m，流塑-软塑，高压缩性；

（6）灰色粉质粘土：厚约2-4.5m，可塑，中压缩性；

（7）暗绿色-草黄色粘土，厚约4.5-6m，硬塑，中压缩性；（8）草黄色粉细砂，湿、密实、中压缩性。

2. 施工方案选择

根据上述施工条件，并结合其它隧道施工经验，经技术经济比较，拟采用“结加固土体，隧道内开挖构筑”的施工方案，即：在隧道内利用水平固结加固地层，使隧道外围土体固结，形成强度高，封闭性好的固体帷幕，然后根据“新奥法”的基本原理，在固土中采用矿山法进行开挖构筑施工，地层固结和开挖构筑施工均在区间隧道进行。

根据本工程隧道间的连接施工净距，故设计者选择隧道施工水平孔，采用全深固结，然后开挖、做结构。

3.准备工作

用厚6cm的木板在连按不同位置的孔钻进要求，用2〃钢管搭建孔施工脚手架；在隧道内敷设一条50mm2动力电缆，用于钻孔施工及隧道内系统安装供电；在隧道内铺设一趟2〃管路至连接通道施工工作面，用于孔打钻供水和排污；在连接施工工作面两端砌高约0.25 m的泥浆挡墙，以免孔钻进时泥浆四溢影响隧道内环境整洁。

4.水平孔施工

4.1固结孔孔位、孔径与孔深

根据业主甲方提供的施工基准点，按冻结孔施工图布置固结孔，在布置固结孔位时，要尽量避开管片主筋，孔位偏差一般应不大于l0mm。固结孔开孔用φ70mm的潜孔钻。内排固结孔实际钻进深度以碰到对面隧道管片为准；外排固结孔实际钻进深度以设计深度为准。

4.2钻孔偏斜和终孔间距

钻孔的偏斜应控制在1%以内，在确保固土帷幕厚度的情况下，终孔间距内排固冻结孔不得大于1.2m，外排固结孔不得大于1.4m，否则应补孔。

4.3水平孔钻进与固结管设置

4.3.1使用钻一台，利用固结管作为钻杆，固结管采用丝扣连接，接缝要补焊，确保其同心度、连接强度和密封性能的良好；在洞底设两到三根排水管并配备阀门。

4.3.2钻进过程中严格监测孔斜情况，发现偏斜要及时纠偏，下好固结管后，进行固结管长度的复测工作，然后再利用激光测斜仪进行测绘并同时绘制钻孔偏斜图；

4.3.3在固结管内下供液管，然后焊接固结管端盖和去、回路羊角；

4.3.4固结管安装后，用堵漏材料密封固结管与孔口管之间的间隙。

5.水平孔施工的质量控制

5.1预防钻孔漏泥冒沙

5.1.1涌砂、涌水

首先开孔时应预留8-10cm厚一层作为安全层，待安装孔口装置后，再换用φ70mm钻头打穿，及时关闭孔口阀门，通过孔口管侧面的卸压阀观察孔口处地层压力的具体情况，判断涌沙、涌泥的可能性。决定是否进行孔口加固注浆，注浆时用高压灌浆机给地层中注入少量水泥浆和粘土浆液，待地层凝固后二次重新开孔并下管。5.1.2穿透孔穿透面的密封

首先在单向阀后600mn处加一个长度为200mm，外径为φ70-80mn，内径和钻杆相同的锥塞管，进行封堵管片与钻杆之间的间隙；然后等穿透孔施工结束后，采用夹板式进行密封，用特制的夹板将麻丝等密封物强行压入固结管与钻孔的环形间隙，立即用瞬凝水泥封堵孔口，确保孔口位置不发生水、砂泄漏事故。

5.1.3孔口管位加固注桨

在孔口管等孔口密封装置安装完成后，用钻机配合φ70mm钻头钻穿预留的保险管片(5cm厚)，提出钻具，关闭孔口密封装置，通过孔口管旁通阀门观察孔内涌砂、涌水情况，决定是否进行孔口管补强注浆，注浆的有关参数为:浆液:少量普通硅酸盐水泥、第强度砂粘土和实量水玻璃双液浆。

5.1.4其他

在开孔后，安装带填料密封盒的孔口管，管侧装有旁路阀门，防止孔口喷砂；在含水层中当水位上升到要求高度，停24小时流旁路上增打开底孔排水阀排水，维护孔壁的稳定。准备相应的应急处理预案，采取无泥浆开挖法掘进。

5.2 钻孔防偏纠偏技术

5.2.1根据施工需要，设置测量基准点和基准线；

5.2.2准确定出钻孔开孔孔位，误差控制在l0mm以内；

5.2.3钻机就位使用经纬仪(或全站仪)定位，首先要找好钻机开孔倾角并考虑钻杆因受自重的作用使钻孔产生向下的偏移，定位时略较设计倾角上仰0.1-0.5°，以中和钻孔垂直方向的偏斜。然后要控制钻机的水平方向误差，以保持钻机主动钻杆之轴线与连接通道轴线平行；

5.2.4在钻具组合形式上采用满眼钻进方式，即钻头直径略大于钻杆直径，以减小钻孔偏斜；

5.2.5钻进2m时，测斜一次，如果偏斜不符合设计要求，立即采取调整钻孔角度及钻进参数等措施进行纠偏，如果钻孔仍然超出设