采用呈傘狀、發散式全斷面帷幕注漿的先進工藝,能夠有效提高隧道穿越采空區施工的安全性,同時運用豎向深孔基底注漿工藝可提高采空區處置效果,保證我們項目的采空區不‘踩空’。”看著取芯機取出的芯樣數據,中交一公局集團華鎣山隧道項目常務副經理韓文搶高興地說。
廣安至鄰水快速通道關鍵控制性工程華鎣山隧道全長6.5公里,是四川省在建最長、地質最復雜的煤(巖)與瓦斯突出隧道,也是我國第一條正穿煤礦采空區的公路瓦斯隧道,被業內專家稱為“五毒俱全”的隧道,堪稱“隧道不良地質博物館”。項目目前正穿的高頂山煤礦采空區具有瓦斯濃度極高、空間分布規律性差、頂板冒落塌陷情況難以預測等眾多極端性施工難題,嚴重影響了項目現場施工的開展。
“采空區就好像一個個巨型陷阱,如果處置不當,極易塌陷或沉降,影響整條公路的質量,后期修復的成本更是高的驚人。”韓文搶介紹,“我們首先要做的就是摸清煤礦巷道、采空區范圍的具體分布情況,“對癥下藥”,做到徹底處置,不留安全質量隱患。”經過詳細的勘察,技術團隊發現采空區埋藏深度不一、地質及填充條件復雜,有毒有害氣體含量大,諸多干擾因素都對項目的探測工作提出了挑戰。在經過反復比選試驗后,項目技術攻關小組決定采取物探和鉆探勘察相結合的方式為采空區“把脈問診”。一連兩個月,項目團隊堅守在幽暗的隧道深處,給采空區做了個全身“CT”,將整個采空區劃分為“四區三帶”,即ABCD四區,冒落帶、裂隙帶、彎曲帶三帶。順利完成了復雜條件下采空區的精細探測任務,借助BIM技術完美重現采空區的空間形態特征,使得采空區現狀清晰的展示在技術人員眼前。
摸清采空區范圍的布置情況后,項目團隊面臨的才是真正的“重頭戲”。項目團隊以量離子遙感技術為“千里眼”探路,摸清前方山體巖層地質種類以及活動范圍。他們發現,可以利用水泥漿流動性好的特點,采用呈傘狀、發散式全斷面帷幕注漿的先進工藝,將小導管深度嵌入山體30米處,對山體空隙進行“堵氣式”封孔,有效防止有毒有害氣體溢出。
“每一處全斷面注漿都達8環,累計148孔,實現了環環相扣、孔孔定位,如同為采空區織起一張密不透風的防護網。”韓文搶在方案研討會上說道。織網后便是筑墻,在注入了足足8個兆帕強度的水泥漿后,采空區斷面很快形成了5米厚的“保護墻”,成為了治理溶腔裂隙、有效防止高瓦斯等有毒氣體泄露的“關鍵一招”。
同時“超前大管棚工藝”搭建起的“四梁八柱”成為重點加固圍巖、有效突破采空區的重要一環。內嵌式鋼筋籠在鋼管內構建起勁性骨架,形成整體式的鋼管拱,為采空區“強筋壯骨”,構筑起一道堅不可摧的內部堡壘,隧道方才涉險過關。
管棚作業結束后,項目團隊乘勢而上,立即投入到豎向基底采空區處治的攻堅戰中,深孔注漿、吹砂、混凝土填筑等重要工序相繼展開。“我們基底采空區處治應采取灌注充填法,必須遵循‘探灌結合,過程控制’的原則進行信息化施工。”韓文搶在施工現場嚴肅的說道。基底注漿共計分為三序,每序一驗證,一總結,一部署。注漿花管從隧道一直延伸至穿越采空區后的基巖,能夠很好的起到“鋼管樁”作用。
通過注漿及灌注混凝土,能有效地填充采空區空隙及空洞,增強了采空區巖石密實度,提高了原巖層結構的整體強度,阻止了頂板繼續垮落。同時依靠漿液良好的流動性,對節理、裂隙、層理等軟弱結構面進行填充膠結,提高了抗剪強度,增強了采空區整體穩定性。經過對采空區填充加固,提高了地基承載力,漿液的結石體阻止上覆巖層及地表的進一步變形,采空區的整體穩定性增強。
經過長達4個月的治理,486個基底灌注孔全部處治完成,原本高瓦斯密集、四處坍塌的采空區,逐步變得嚴嚴實實、固若金湯,有效“屏蔽”了有毒氣體,讓隧道掘進路上的“攔路虎”沒了蹤影,為后續施工及運營提供有效保障。
2024年5月,項目近1萬平方米采空區處置工作全部完成,采空區實現不“踩空”,徹底變成了“安全區”,讓華鎣山隧道項目的建設效率和質量更上一層樓。
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