關(guān)于隧道斷層內(nèi)磁性浮球液位計(jì)泄水降壓方案解析
發(fā)布時(shí)間:2019-08-27 發(fā)布作者:
【摘 要】 隧道斷層施工容易受到地下水文環(huán)境的影響,對(duì)高負(fù)壓水進(jìn)行泄水降壓是確保施工安全、提升隧道施工質(zhì)量的有效措施。論文以梁山隧道工程為例,在闡述磁性浮球液位計(jì)應(yīng)用原理的同時(shí),就隧道斷層磁性浮球液位計(jì)施工的技術(shù)要點(diǎn)展開分析。
1 引言
隧道是鐵路工程建設(shè)的重要形態(tài),確保隧道工程的高質(zhì)量建設(shè),對(duì)于我國(guó)基礎(chǔ)交通網(wǎng)絡(luò)完善和經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大影響。隧道斷層施工前,進(jìn)行泄水降壓施工極為關(guān)鍵。結(jié)合梁山隧道工程建設(shè)實(shí)際,提出一種全新化的泄水降壓方式——磁性浮球液位計(jì)。本文就磁性浮球液位計(jì)施工要點(diǎn)展開分析。
2 工程概況
梁山隧道位于福建省漳州市境內(nèi),全長(zhǎng) 9888m。隧道范圍屬低山地貌,地形起伏較大,相對(duì)高差 200~400m,洞身較大埋深 680m。施工過程中,1 # 斜井工區(qū) L7 斷層極其富水,有涌泥現(xiàn)象發(fā)生,涌泥物質(zhì)為全風(fēng)化花崗巖夾輝綠巖、閃長(zhǎng)玢巖,總涌泥量 4.8×10 4 m 3 ,對(duì)隧道施工造成較大阻礙。對(duì)此,本項(xiàng)目采用磁性浮球液位計(jì)法對(duì)其進(jìn)行泄水降壓。
3 磁性浮球液位計(jì)的工藝原理及特點(diǎn)
3.1 磁性浮球液位計(jì)的工藝原理
梁山隧道施工中,斷層區(qū)與的風(fēng)化現(xiàn)象嚴(yán)重,并且地層水含水較大,對(duì)此,施工人員進(jìn)行了磁性浮球液位計(jì)工藝的工藝。具體而言,該工法以全風(fēng)化深埋富水花崗巖為基礎(chǔ),在其巖體上設(shè)置 1 組相互咬合的水平旋噴樁,并確保其呈梅花形分布。單組旋噴樁總數(shù)為 7根,其中,周邊 6 根,中心 1 根(見圖 1)。泄水降壓控制中,泄水通道處于旋噴咬合樁樁體中間,周圍 6 根相互咬合旋噴體為泄水通道護(hù)壁,同時(shí),在泄水通道的孔口安裝帶球閥的孔口管。在其作用下,巖層中的清水得以有效排除,而固體物質(zhì)的以保留,有效地提升了全風(fēng)化深埋富水花崗巖的泄水降壓質(zhì)量。
3.2 磁性浮球液位計(jì)的工藝特點(diǎn)
作為一種全新化的泄水降壓方式,磁性浮球液位計(jì)對(duì)于富集水底層的排水控制和壓力調(diào)節(jié)具有深刻影響。從梁山隧道工程建設(shè)過程來看,其工藝技術(shù)的應(yīng)用具有以下特點(diǎn):(1)自制水平鉆機(jī)是
磁性浮球液位計(jì)鉆孔掘進(jìn)的主要設(shè)備,該設(shè)備結(jié)構(gòu)形式較為簡(jiǎn)單,而且扭矩及水平力強(qiáng)大,其能夠有效地滿足隧道工程泄水降壓的需要,具有工法簡(jiǎn)單、工序單一、效益較高的特征; (2)本項(xiàng)目建設(shè)中,中心孔泄水通道的排水能力保持在 6.5m 3 /h,而 6 根相互咬合旋噴體能夠防止塌孔或全風(fēng)化物質(zhì)進(jìn)入泄水通道,有利于富水易塌軟弱圍巖的穩(wěn)定,故而泄水降壓效果較為突出;(3)與傳統(tǒng)施工方式相比,先加固后排水是磁性浮球液位計(jì)法應(yīng)用的基本特征,其有效地避免了超高水壓都會(huì)施工人員的傷害,具有較高的安全性、可靠性 。
4 磁性浮球液位計(jì)的技術(shù)要點(diǎn)
作為一種高效化、安全化的泄水降壓方式,磁性浮球液位計(jì)法的應(yīng)用對(duì)于隧道工程建設(shè)指令提升和效益獲得具有較大影響。要實(shí)現(xiàn)其技術(shù)應(yīng)用的水平的提升,施工人員就必須注重以下要點(diǎn)的全面把控。
4.1 施工流程
梁山隧道工程建設(shè)中,施工人員嚴(yán)格按照施工準(zhǔn)備、鉆孔、旋噴、泄水孔設(shè)置、洞內(nèi)排水渠道、泄水降壓的順序進(jìn)行施工,提升了隧道斷層泄水降壓施工質(zhì)量(見圖 2)。
4.2 施工準(zhǔn)備
充分全面的前期準(zhǔn)備工作能夠促進(jìn)磁性浮球液位計(jì)的高效實(shí)施。梁山隧道工程建設(shè)中,施工人員的準(zhǔn)備工作包括:(1)進(jìn)行鉆機(jī)設(shè)備檢查,確保其整體性能的良好; (2)高壓注漿泵是磁性浮球液位計(jì)施工的重要設(shè)備,施工人員對(duì)其管路的暢通情況進(jìn)行檢查,并確保壓力表運(yùn)作正常;(3)進(jìn)行樁位側(cè)方,在隧道側(cè)壁測(cè)量出 7 個(gè)相互咬合旋噴樁樁位,用鋼筋作好樁位標(biāo)志,并編好每組里的 7 個(gè)樁號(hào)。其中,樁徑為 500mm,樁間距和咬合分別為 0.35m 和 0.15m。
4.3 鉆孔、旋噴
鉆孔和旋噴是磁性浮球液位計(jì)施工技術(shù)應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。本項(xiàng)目鉆孔施工中,施工人員按探孔的角度對(duì)初始鉆孔角度進(jìn)行確定,并確保在鉆進(jìn)過程中,鉆機(jī)的循環(huán)液壓力為 1~2MPa。同時(shí)避免砂石堵住噴嘴。在一些自穩(wěn)極差的地層,施工人員采用鉆注結(jié)合工藝,即在施工過程中采用前進(jìn)式后退注漿,通過此法分段注漿,使塌方體穩(wěn)固后逐步推進(jìn),保證隧道安全和塌方體的改良,同時(shí)也為旋噴注漿創(chuàng)造條件。
旋噴施工能夠有效地提升巖體穩(wěn)定程度,防止塌孔或全風(fēng)化物質(zhì)進(jìn)入泄水通道。梁山隧道工程建設(shè)中,旋噴施工技術(shù)要點(diǎn)包括:(1)進(jìn)行噴漿參數(shù)的規(guī)范設(shè)置,本項(xiàng)目水和水泥按照 1∶1 的比例進(jìn)行混合,注漿壓力為 28~35MPa;(2)當(dāng)噴漿位置距離孔口掌子面為 0.5m 時(shí),停止噴漿施工;(3)當(dāng)高壓旋噴注漿完成后,在循環(huán)液排出口處安裝壓力表,然后用 250 泵補(bǔ)注漿,注漿壓力控制在 0.8~1.0MPa。在其控制下,全風(fēng)化富水花崗巖的穩(wěn)定性得以有效提升;(4)對(duì)旋噴過程中的中斷現(xiàn)象進(jìn)行控制,譬如,當(dāng)旋噴因機(jī)械故障中斷時(shí),確保其中斷時(shí)間控制在 2h 以內(nèi),而當(dāng)旋噴中斷超過 2h 時(shí),確保鉆桿伸入到注漿體 1m 以上,確保凝結(jié)體整體的連續(xù)性; (5)進(jìn)行旋噴返漿總量的控制,確保返漿量控制在規(guī)范規(guī)定的 20%,同時(shí)返出的漿液及時(shí)排至地表,當(dāng)注漿結(jié)束后,鉆桿、噴漿設(shè)備的鉆頭進(jìn)行清洗,防止噴嘴堵塞現(xiàn)象發(fā)生。
4.4 設(shè)置泄水孔
泄水孔設(shè)置的目的在于實(shí)現(xiàn)地層中富集水的有效排除,降低地層整體壓力。本項(xiàng)目旋噴樁施工結(jié)束 48h 后,施工人員進(jìn)行了泄水孔的具體施工。首先,將鉆機(jī)移動(dòng)到注漿位置,然后鉆頭對(duì)正水平旋噴樁體的中心位置鉆設(shè)泄水孔,鉆至對(duì)面巖盤后退出鉆桿;較后,進(jìn)行加固圈加強(qiáng),并安裝球閥,進(jìn)行泄水孔的試排施工。
4.5 泄水降壓
當(dāng)泄水孔試排結(jié)束,且孔位運(yùn)作正常時(shí),應(yīng)進(jìn)行洞內(nèi)排水渠道設(shè)置,并落實(shí)泄水降壓具體施工。梁山隧道工程建設(shè)中,施工人員在確保泄水孔排水能力穩(wěn)定時(shí),根據(jù)洞內(nèi)環(huán)境位置設(shè)置排水溝,同時(shí)在泄水孔下面設(shè)置集水通道,把每個(gè)泄水孔流出的水,匯集到一個(gè)渠道,較后設(shè)置排水明溝,將巖層中水分集中引導(dǎo)中心水溝,并排出到隧道洞外。為防止泄水孔損壞現(xiàn)象發(fā)生,本項(xiàng)目的泄水降壓采用專人負(fù)責(zé)制,即由 3 人每組進(jìn)行輪流值班,做好排水記錄;同時(shí)在孔口管安裝壓力表,隨時(shí)可以觀測(cè)孔內(nèi)水壓力。在其控制下,工程 1 # 斜井工區(qū) L7 斷層中的水壓得以有效降低,保證了隧道斷層施工的安全性。
5 結(jié)語(yǔ)
磁性浮球液位計(jì)對(duì)于隧道斷層高壓富集水的排除具有較大影響。實(shí)踐過程中,人們只有充分認(rèn)識(shí)到磁性浮球液位計(jì)技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì),并在其工藝原理把控的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)把控前期準(zhǔn)備、鉆孔、旋噴、泄水孔設(shè)置、排水渠設(shè)置、泄水降壓的工藝要點(diǎn),才能確保磁性浮球液位計(jì)技術(shù)應(yīng)用水平的提升,繼而推動(dòng)隧道工程建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展