隧道開(kāi)挖過(guò)程中,遇到的不僅是完整的巖石,很多情況下會(huì)遇到各種各樣的復(fù)雜地質(zhì)情況,如:溶洞、暗河、斷層、破碎帶、松散第四系覆蓋層等等。
溶洞、暗河、及斷層內(nèi)經(jīng)常會(huì)含有大量的水,造成開(kāi)挖過(guò)程中的涌水或突泥;破碎帶自穩(wěn)能力差,尤其受高壓水的作用時(shí),開(kāi)挖過(guò)程中易塌方失穩(wěn),發(fā)生突水突泥;松散的第四系覆蓋層在開(kāi)挖時(shí)自穩(wěn)能力差,也易造成坍塌。
以上種種復(fù)雜地質(zhì)情況都易造成災(zāi)害,嚴(yán)重影響工程進(jìn)展,并可能破壞區(qū)域環(huán)境。
掌子面發(fā)生涌水時(shí)照片
掌子面泥石流照片
以齊岳山隧道為例,該隧道是宜萬(wàn)鐵路I級(jí)高風(fēng)險(xiǎn)隧道,全長(zhǎng)10528米,隧道最大埋深670米,巖溶及巖溶水發(fā)育,區(qū)內(nèi)發(fā)育有三條暗河系統(tǒng)和15條斷層,其中F11高壓富水?dāng)鄬右?guī)模宏大,沿隧道長(zhǎng)約240余米;得勝場(chǎng)暗河高于隧道約220米,平行于F11斷層發(fā)育,受此暗河影響,隧道穿越F11斷層時(shí),暗河水可能被斷層導(dǎo)入隧道,發(fā)生大規(guī)模突水突泥災(zāi)害,被國(guó)內(nèi)隧道專家和同行公認(rèn)為世界性難題。
針對(duì)以上各種隧道施工可能遇到的困難,寶峨KLEMM多功能鉆機(jī)被廣泛地應(yīng)用于隧道施工,用于先行打探孔、對(duì)易發(fā)生涌水的破碎帶進(jìn)行超前帷幕注漿預(yù)加固、對(duì)開(kāi)挖過(guò)程中易坍塌的地段進(jìn)行管棚支護(hù)或是對(duì)松散第四系覆蓋層施作高壓旋噴樁管幕等。
KLEMM多功能鉆機(jī)多個(gè)型號(hào)的產(chǎn)品均可理想地用于隧道施工:如 KR 909-1、KR 909-2、KR 805-1、KR 805-2、KR 80512-3等。KLEMM多功能鉆機(jī)標(biāo)配的動(dòng)力頭為KD 1624或KD 1828R型頂錘式動(dòng)力頭,主軸直徑為112mm,頂錘單次沖擊功可達(dá)800~900Nm,為KLEMM德國(guó)原廠生產(chǎn),除非極個(gè)別的地質(zhì)情況,進(jìn)行管棚或全斷面注漿孔施工時(shí),均可在預(yù)鉆過(guò)的鉆孔內(nèi)通過(guò)頂錘的輔助來(lái)直接插入管棚管或注漿管,極大地減少了管棚孔或注漿孔施工的難度。
以上幾種機(jī)型鉆機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率為129千瓦,動(dòng)力強(qiáng)勁,即便是在高原地區(qū)施工,也完全能滿足使用要求。
蘭新客運(yùn)專線青海大梁隧道是典型的高海拔隧道,由中鐵二十局承建,部分隧段地質(zhì)條件極其復(fù)雜、涌水嚴(yán)重,隧道掘進(jìn)過(guò)程中曾三次塌方,最后貫通前的80米,施工難度尤其為最高,巖體極其破碎、并伴有粉細(xì)砂,涌水非常嚴(yán)重。
中鐵瑞威公司使用寶峨克萊姆KR 805-2和KR 909-1兩種多功能隧道鉆機(jī)于2014年1~5月份在此段展開(kāi)了攻堅(jiān)戰(zhàn),進(jìn)行全斷面注漿施工,施工點(diǎn)最高海拔達(dá)3970米,空氣中的含養(yǎng)量只有平原地區(qū)的60%,寶峨多功能隧道鉆機(jī)憑借其強(qiáng)勁的動(dòng)力和極高的高海拔適應(yīng)性,有力地保證了隧道注漿鉆孔工作的順利進(jìn)行。
KR 805-1多功能鉆機(jī)用于大梁隧道
KR 805-1多功能鉆機(jī)用于齊越山隧道超前帷幕注漿
KR 805-2多功能鉆機(jī)用于青云山隧道超前帷幕注漿
KR 909-1多功能鉆機(jī)用于黃金隧道
KR 80512-3多功能鉆機(jī)應(yīng)用于云霧山隧道
KR 909-1多功能鉆機(jī)用于馮家塬隧道進(jìn)行管棚施工
KLEMM多功能鉆機(jī)鉆桅可多角度調(diào)整,鉆桅最大水平舉高均在4.3米以上,實(shí)現(xiàn)掌子面施工范圍內(nèi)的全覆蓋,就位靈活方便。
其中KR 909-1鉆機(jī),鉆桅最大水平舉高可達(dá)4.7米,如下圖所示:
KR 909-1鉆機(jī)鉆桅變位示意
其中KR 80512-3鉆機(jī)為隧道專用鉆機(jī),其鉆桅支撐結(jié)構(gòu)在隧道內(nèi)應(yīng)用時(shí)調(diào)節(jié)更靈活、方便,并且單次就位時(shí)鉆孔覆蓋范圍更廣,如下圖所示:
注漿加固
一般用以形成超前預(yù)加固帷幕,降低地層的滲透系數(shù),提高巖體的整體穩(wěn)定性,達(dá)到開(kāi)挖施工的安全要求,注漿范圍每循環(huán)一般20~30米,開(kāi)挖15~25米,預(yù)留5米止?jié){巖盤(pán)。
注漿加固范圍一般為開(kāi)挖輪廓線外5~8米,局部富水區(qū)范圍可能會(huì)加大,示意圖如下:
注漿材料一般以硫鋁酸鹽水泥單液漿和普通水泥--水玻璃雙液漿為主,超細(xì)水泥單液漿為輔,在斷層泥等裂隙致密部位或局部補(bǔ)充注漿地段采取超細(xì)水泥單液漿。為準(zhǔn)確掌握適宜的注漿參數(shù),提高注漿質(zhì)量,施工前應(yīng)首先進(jìn)行注漿試驗(yàn),掌握漿液填充率、注漿量、漿液配合比、凝結(jié)時(shí)間、漿液擴(kuò)散半徑、注漿終壓等參數(shù),根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行注漿參數(shù)和注漿量動(dòng)態(tài)調(diào)整。
高壓旋噴管幕及棚腳加固
對(duì)于一些松散第四系覆蓋層,僅靠注漿達(dá)不到預(yù)加固的效果,近些年開(kāi)始越來(lái)越多地使用高壓旋噴樁管幕來(lái)進(jìn)行超前預(yù)加固支護(hù)及棚腳加固,如下圖所示:
KLEMM多功能鉆機(jī)可以用于隧道高壓旋噴樁管幕施工
KLEMM多功能鉆機(jī)可以用于隧道高壓旋噴樁棚腳地基加固
對(duì)于KLEMM多功能鉆機(jī),用戶可以選用用于高壓旋噴的特殊水籠頭,可耐600個(gè)大氣壓,不僅可以用于隧道內(nèi)管棚孔或注漿孔施工時(shí)的鉆注一體,還可以用于鉆進(jìn)和高壓旋噴一體化施工,施作高壓旋噴樁管幕,為用戶提供更多施工方案選擇。
KLEMM多功能鉆機(jī)可以選配的高壓旋噴水籠頭
德國(guó)寶峨KLEMM公司1963年由KLEMM博士創(chuàng)建,1997年加入德國(guó)寶峨集團(tuán),KLEMM公司已成為目前全球最著名的小口徑鉆機(jī)(工程孔、小直徑鉆孔、淺孔)制造商,在全球市場(chǎng)上享有極高的聲譽(yù),是一家專業(yè)從事(工程鉆孔)小口徑鉆孔技術(shù)、小口徑鉆機(jī)、鉆進(jìn)附件和噴射灌漿系統(tǒng)的專業(yè)廠家。
KLEMM公司的產(chǎn)品主要用于:錨桿、管棚、微型樁、地質(zhì)災(zāi)害治理及灌漿孔、地源熱井孔等的施工。
KLEMM鉆機(jī)包括多功能鉆機(jī)、微型鉆機(jī)、垂直孔鉆機(jī)、特種鉆機(jī)等幾大類廠品,公司總部位于德國(guó)科隆附近的DORLSHAGEN。
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