试析干燥粉细砂隧道超前预加固与施工研究

【摘 要】在铁路隧道的施工过程中，由于各个地区复杂的地理环境以及地质特点，通常会遇见施工难度较大的隧道施工情况。干燥粉细砂隧道就是其中一种。通常对干燥粉细砂隧道采用的是现场密排小导管或者是深层咬合桩预加固。同时，在进行燥粉细砂隧道超前预加固与施工过程中，为了保证施工效果以及预加固效果，需要选择合理的开挖方式，确保开挖质量以及施工安全。本文主要针对干燥粉细砂隧道超前预加固与施工进行分析研究，希望为工程难度较大的隧道施工提供有效的建议，解决施工过程中的难题，促进工程隧道施工的顺利完成以及施工质量的提高。

【关键词】干燥粉细砂隧道；超前预加固；施工

干燥粉细砂围岩地质具有较为特殊的地质环境，在开挖过程中岩石的稳定性较差，粉细砂呈干燥、松散结构、空隙率小等特点，自稳能力差，隧道容易出现坍塌现象。开挖工序困难且复杂，同时施工的安全性难以到保证。为了达到洞室开挖的稳定，需要结合实际的隧道状况，通过取样室内试验的方式对干燥粉细砂地层隧道的具体土层结构以及土壤状况进行分析研究。在此基础上进行数值模拟以及现场试验，选择合理的超前预加固形式。由于干燥粉细砂围岩地质的不稳定性以及复杂性，在国外的相关学者的室内试验以及数值模拟中通过对多种加固方法的试验研究，取得了一定的研究成果，可供参考借鉴。

1 燥粉细砂隧道超前预加固技术

预加固技术又称支护技术，这项技术在工程施工中得到了广泛的应用。具体的技术包括超前大棚管技术、超前小导管注浆技术等。依据工程的具体情况又可以分为密排超前小导管注浆以及深层咬合桩预加固。在工程施工中具有较好的应用效果。本文将对这两种技术进行具体的分析。

1.1 超前小导管注浆预支护技术

此项技术的主要实施作用是在隧道拱部形成水泥浆固结体，保证其整体性，作用与短距离的棚护作用一致。此工艺的特点是注浆压力较小，浆液不易扩散，且扩散半径小，对围岩的固结效果较差，特别是在渗水的情况下。另外，小导管的的刚度较小棚护作用较差。此工艺多与其它工艺结合使用，具有较好的辅助作用。主要的导管材料可选用无缝钢管（外径φ42mm，壁厚4mm）。长度选用4.5米，溢浆孔的钻凿需采取交错钻凿的方式，在管壁上每隔15cm处钻凿。眼孔直径设为8毫米。外插角设置为13°。主要的浆液材料可采用超细水泥、水泥C水玻璃双液浆、化学浆液、1：1水泥浆。注浆工艺采用二重管无收缩WSS注浆、袖阀管分段注浆以及常规工艺，依据工程施工的阶段性特点进行。

1.2 深层咬合桩预加固

选取合适的位置进行深层预咬合桩的设置，主要在隧道的出口、入口以及斜井出进行。咬合桩的长度为18米，桩径为60厘米，间距为35厘米。注浆方式采用加膨润土的1：1水泥浆。注浆压力设置为35～50MPa，注浆转速设置为15～20r/min，注浆退速设置为15～30cm/min。挖掘方式采取正常掘进以及变形段反向处理相结合的方式。

1.3 两种加固技术的试验对比

在实际的干燥粉细砂隧道施工过程中，对以上两种加固方式进行试验对比。结果表明，超前小导管注浆预支护技术的实施效果较差，对涌沙、漏沙等问题没有进行有效的解决且施工进度较慢。在实施过程中出现较大的导管缝隙，导致胶结加固困难。扩散不均匀，扩散方式不正确，导致均匀胶结砂层困难。深层咬合桩预加固技术在实施的过程中可控性较强，尽管出现些许的咬合不良现象，但是整体的咬合效果较好，形成了预支护拱，对涌沙、漏沙等问题进行了有效的控制。本文对超前小导管注浆预支护技术以及深层咬合桩预加固的试验对比结果的分析参考了朱正国等人的干燥粉细砂隧道超前预加固与施工研究，具体的方案结果试验效果对比见下表1。

表1 两种方案试验效果比较

施工要素 深层咬合桩预加固 超前小导管注浆预支护

施工设备 较复杂，需改进原有设备 简单

施工工艺 工艺较复杂 工艺简单、成熟

施工进度 每月平均半断面砂层18m，全断面砂层13m 月进度2.2-5.0m

施工安全状况 有效的控制了漏沙及涌沙 具有较大的安全风险

漏沙控制及防止坍塌效果 有效的防止了漏沙及涌沙，变形，坍塌 难以控制漏沙及涌沙

2 燥粉细砂隧道超前预加固技术在施工中的应用

依据以上分析，在对干燥粉细砂隧道进行超前预加固施工时，可采取两种预加固技术相结合的方式对工程隧道进行预加固处理。主要的技术应用如下。

2.1 准备工作

对高压注浆泵以及钻机进行仔细的检查，保证其正常运行。检查工程施工所需设备是否完备。通过掌子面的测量标出隧道开挖轮廓线，测量放线定桩位并进行桩号编制。挖设浆液池以及排水沟。依据工程实际要求准备钻机并配制浆液。

2.2 钻进及高压旋喷成桩

在进行钻进工作之前需要准确的调整钻进孔位，然后在高压喷射的配合之下，进行钻进作业。高压喷射可切割钻孔周围的砂土，对钻进工作起到辅助作用。在整个钻进进程之中需要在每钻进5米的时候进行一次测斜工作，保证钻进方向的正确性。在钻进工作完成后，退钻杆，调整喷嘴位置，进行旋喷。当孔口出现有浆液流出之后，按照设计标准对旋转速度以及喷转速度进行调整。此时，喷射、旋转、提升方式由内向外直至终止位置点，结束喷射。在进行旋喷的过程中需要实时的关注注浆压力表，当压力降低的状况出现时，应及时停止旋喷，并进行调整，在压力上升之后方可继续。

3 结束语

综上所述，干燥粉细砂隧道由于粉细砂呈干燥、松散结构、空隙率小等特点，具有施工困难，工艺复杂，施工安全性较低，坍塌现象多发等不利影响。在对干燥粉细砂隧道进行开挖施工时需要采用超前预加固技术，本次研究通过对超前小导管注浆预支护技术以及深层咬合桩预加固的对比试验分析，结合其他专家的相关试验结果，得出在干燥粉细砂隧道超前预加固施工中可将深层咬合桩预加固与超前小导管注浆预支护技术相结合的施工方式，并在实际应用中具有较好的效果。

参考文献

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