【2017年整理】浅谈投料孔竖井施工技术

浅谈投料孔竖井施工技术刘学勤（中铁隧道集团第一工程处 河南新乡 453000）摘 要 通过对赣龙铁路蛟洋隧道投料孔施工技术的浅析，提出 长大隧道投料孔施工配套技术实现设备国产化、简单化的改进思路， 对长 大隧道类似辅助坑道 设计与施工有一定的参考价值关键词 投料孔 施工 注浆 技术1、前言赣龙铁路 17 合同段蛟洋隧道投料孔竖井于投标期间我施工单位便在“竞投优惠条件”中承诺“在蛟洋隧道施工 组织设计 方案中增设斜井投料孔，凡涉及建孔及其相关费用，由我们自行消化，不增加本工程 费用”，因此进场后斜井投料孔施工本着“经济实用”原则进行 设计与施工组织 。其中关键技术为投料孔钻孔技术和注浆施工技术。2、工程概况2.1 设计概况在建赣龙铁路蛟洋隧道是赣龙铁路的重点控制工程，位于闽粤台背斜构造褶皱强烈形成的南北走向中低山区，地形陡峻，隧道全长 7000m，洞身通 过地 层主要是燕山期侵入花岗岩，全隧以 级围岩为主，采用新奥法施工。合同工期 28 个月。 为缓解工期压力，于隧道中部（DK240+680 里程）设斜井一座：倾角 24°40',与隧道中线的平面交角为 45°,斜井井身斜长 266.98 米；为减轻后期衬砌施工压力，于 DK240+540 里程距斜井井底 140 米处设投料孔竖井一座（如右图示），投料孔竖井全长 85 米，开挖截面采用 500mm，使用截面 325mm，采用无缝钢管结构。投料孔设计地 质情况如下页图示。2.2 施工情况简介蛟洋隧道按“ 两口一斜” 的方案 进行施工组织，我集团承担进口工区和斜井工区施工任务，上海铁建集团承担出口工区施工任务。实施性施组计划安排斜井工区承担 2700m 的施工任务，占全隧的 38.6%，其中出口方向 1900m，进口方向 800m,很明显斜井工区为本标段的重点控制工区，出口方向为主攻方向。投料孔于 2002 年 5 月 5日开始钻孔。8 月底钻孔完毕，其中因 处理卡钻耽误工期 20 天，9 月 3 日至 5 日利用25T 起重机下放 325 钢管， 9 月 6 日进行投料孔注浆防水。 DK240+1.井井井3、施工配套技术简介3.1 投料孔钻孔技术根据大瑶山隧道投料孔和寺则河隧道投料孔施工经验，结合现代 经济和技术发展需要，投料管宜采用无缝钢管结构，截面尺寸宜采用 325mm 截面，充分考 虑到在投料管磨穿的情况下尚可下放 219mm 截面的钢管。针对砂土类地质 易坍孔情况宜采用钢筋砼管节或钢护筒做护孔，以确保投料孔钻进质量与进度。根据上述指导思想，蛟洋隧道投料孔竖井钻孔采用360600 正循环旋转地质钻机钻孔技术。3.1.1 工艺流程测量放线钻机机架就位、简易泥浆循环系统施工孔口土质段钻进同时埋设钢护筒石质段钻进到位后清孔、测斜下投料管注浆施工拔出钢护筒清场3.1.2 技术配套1)钻进 采用 型号地质钻机正循环旋转钻孔技术。2)为确保孔口地质段不坍孔，孔口 5 m采用薄钢板加工成的钢护筒防护。3)泥浆 比重采用 1.4t/m3。4)根据 单根钢管长和起吊高度，下放投料管利用 25T 起重机进行。5)泥浆泵 注浆施工新技术；6)应用 测斜技术。3.1.3 配套效果孔口 7m 深冲积砂粘土，采用 600mm的刺猬钻进行钻进，日均进 度为1.4m，7m20m 深土夹石、卵石土和风化严重的花岗岩段，采用 380500 钢粒钻（岩心钻的一种）钻进，日均 进度为0.65m，20m85m 深为风化较 重、轻微花岗岩段采用 365 钢粒钻钻进 ，日均 进度为0.73m。3.1.3 经济指标经济指标控制在 1400 元/ m 至 1600元/ m 之间，其中不包括注浆堵水和无缝钢管单价。合同价款 13 万元。3.2 投料孔注浆技术3.2.1 水文地质情况投料孔全段水文地质设计为地下水不发育，仅 有少量裂隙水，对注浆施工效果较为有利。施工中创造性地采用了泥 浆泵（型号：KBY-30/120，额定功率力 为：11KW）注浆新技术，关 键施工如下：将无 缝钢管底端用预留 32 圆 孔的钢板封底，下投料管的同时将 32 注 浆小钢管与封底 钢板进行接口，边下投料管 边接长注浆 ，投料孔钢管下到位后即可注水泥净浆，净浆 水灰比采用5：1。充分利用泥浆泵较大的 压 力将投料孔内积水由下向上挤出，同时 将周 边围岩的裂隙节理压满水泥净浆。实 践 证明注浆效果很好，投料孔下基本无点滴渗漏，此配套技术应用成功。4、与寺则河隧道投料孔相比较4.1 工程概况寺则河隧道（神延铁路第一长隧，全长6216m）投料孔深 44m，开挖断面直径为3.4m，采用人工挖孔技术 ，并采用 钢筋砼和素砼护壁，使用断面直径为 2.0m，其中有通风管、投料管、检修梯。投料管同样采用无缝钢管结构，截面尺寸采用 325mm截面，结构 设计较为复杂。水文地 质设计地下水为孔隙潜水和基岩裂隙水，日涌水量为897m3/d，属中等富水地段。施工中于井底中部设抽水机进行排水。投料孔在使用过程中因断面大、砼护壁等因素影响无法进行注浆堵水，井下渗水现象严重。该投料孔于 1999 年 8 月 15 日开工于1999 年 11 月 10 日钻到设计标高，进度指标 14.6m/月。单价控制在 1100 元/m 至1400 元/m 之间。4.2 两竖井技术指标比较蛟洋隧道投料孔竖井施工模式较适用于深孔竖井施工，优点如下：正常施工条件下进度较快，机械配套技术较 新，土建工程量较小，人工、材料投入较少，防水施工效果较好。缺点：造价较高，深孔施工易偏孔，设备投入较大。寺则河隧道投料孔竖井施工模式较适用于浅孔竖井施工，优点如下：造价略低，施工中不易出现偏孔，设备 投入较少。缺点：正常施工条件下进度较慢，土建工程量较大，人工、材料投入较大，防水施工难度大，效果差。相对而言，蛟洋隧道投料孔竖井施工模式较为适合现代施工技术的发展。5、结束语长大山岭隧道为实现长隧短打，设置必要的深孔投料孔竖井进行斜井井下衬砌砼施工是非常有必要的，它能有效地缓解工期压力。蛟洋隧道投料孔 竖井施工模式的成功应用证明，本文所提出 长大隧道投料孔竖井施工配套技术实现设备国产化、简单化是合理的，值得推广的，对长大隧道类似辅助坑道设计与施工有一定的参考价值。值得一提的是施工中必须采用有效的措施防止深孔钻孔出现大角度偏斜，尤其是石质段的钻进。作者简介：刘学勤，男，1971 年生，大本，工程师，中铁隧道集团第一工程 处工程部部长； 联系电话：联系地址： 电子邮箱：参考文献：老总：修改后给我发回电子邮件，我觉得没有必要将泥浆泵改成注浆机，采用泥浆泵更加显出技术创新，且设备简易、国产化，而改成注浆机则显得较为普通。王小军