注浆堵水加固及开挖支护

注浆堵水及开挖支护~

（1）洞内长短管相结合注浆
洞内长短管注浆分为两部分：①在隧道施工接近含水砂层时，封闭工作面，进行长管全断面预注浆，注浆段长12.6 m。加固范围为隧道开挖轮廓线外2～4 m，及掌子面砂层部分。采用超细水泥-水玻璃双液浆，采用跟管钻机钻进成孔，下入带阀注浆管和双向密封注浆芯管进行后退式分段注浆。②长管注浆完成后，在隧道开挖工作面周边和掌子面砂层部分布设短管，进行补充注浆。注浆管长度为4 m，注浆范围为开挖轮廓线以外1.5～2m及掌子面砂层。
1）注浆设计。采用TM-30型锚杆钻机改型产品，按极坐标法布设注浆孔。这样，可以有效地减少钻机移动和固定次数。该工程在ZDK14＋030～ZDK14＋000段、YDK14＋020～YDK13＋989.4段各进行三个长管注浆循环。图10-23是左线第三循环注浆设计图。
短管按三序孔进行钻注作业。第一序孔，沿隧道周边轮廓线1m间距，掌子面砂层部分（进入风化砂岩后0.5 m）区域间隔1 m布设。第二序孔，补充注浆管，使注浆孔间距减为50cm。第三序孔，补充周边轮廓线注浆管，使注浆孔间距减为25cm。

图10-23 左线第三循环注浆设计图

2）注浆参数。洞内长、短管注浆，注浆参数见表10-12。

表10-12 注浆参数表

3）注浆施工技术措施及关键
①钻孔过程中适量排砂方法：先用棉纱塞进孔内20～30cm，用木楔子卡紧，在钻孔下部留一小孔，用于排砂和水。在钻进过程中，边钻进边进行棉纱和木楔子的塞紧工作，一旦发现砂水有所变大，可停钻待处理后继续钻进。
②一次性钻头问题：换用一次性钻头时，在一次性钻头尾部涂抹黄油，并用棉纱缠绕，然后装进套筒，用锤子敲紧，试旋转不掉钻头后再进入钻孔。
③长孔钻进至设计深度，在套管内放置注浆管，需注浆部位安放SX-B型管，不需注浆部位安放SX-A型注浆管至孔口。缓慢拔出套管，在距孔口1 m左右用砂浆填实注浆管与钻孔之间空隙，孔口用砂浆抹平。
④长管钻孔注浆顺序：长管实施钻一孔注一孔原则，注浆顺序按由下到上、由内到外、由水流方向下游到上游三个方面综合考虑进行。
⑤长管注浆效果检查：长管注浆检查孔应布设在注浆最薄弱部位，检查深度9 m，检查标准为孔内应不涌水、涌砂。
⑥短管钻孔注浆按三序孔进行，下序孔可作为上序孔的检查孔。
（2）地表垂直注浆和洞内短管补充注浆相结合
1996年10月16日，杨箕站发生了大量的涌水涌砂事故，造成地面坍陷，地层受到扰动。为保证拓业大厦安全和中山一路交通畅通，在YDK13＋993和ZDK14＋005以后地段采取地表垂直注浆和洞内短管补充注浆相结合注浆施工方案，对含水砂层进行加固处理。
1）注浆设计。由于杨箕站出现大量涌水涌砂，地层中砂层已被扰动。因此，地表采取灌注普通水泥-水玻璃双液浆和超细水泥-水玻璃双液浆两种注浆材料。两种注浆材料隔排使用，即在单排孔注普通水泥-水玻璃双液浆，先充填由于涌水涌砂造成地层中大孔隙，然后双排孔注超细水泥-水玻璃双液浆，进行均匀渗透扩散，加固地层。
注浆孔布设加固范围：开挖轮廓线外拱顶以上2.5～3 m，边墙以外2 m，以及开挖轮廓线内砂层部位。注浆孔采取梅花型布孔，为避开电缆沟影响，在靠近拓业大厦一侧，单排孔的两个孔，孔间距调整为0.95 m，其余各排孔孔间距为1.35 m，排距为1 m。注浆孔垂直于地面布设，采取后退式分段注浆。洞内短管与洞内长短管注浆施工中短管的设计施工相同。
2）注浆参数。地表垂直注浆、洞内短管补充注浆参数见表10-12。
3）注浆技术措施及关键。
①注浆钻孔采用地质钻机进行，钻孔深度以钻进泥质砂岩1m为原则。
②在注浆部位下SX-B管，在不注浆部位下SX-A管，底部加下闷盖。采用粗砂回填，地表以下1m段和孔口部位采用水泥砂浆封堵。
③为防止串浆发生，施工采取钻一孔注一孔原则，当采取钻孔和注浆平行作业时，钻注距离应在6m以上。
④洞内开挖施工要和地表注浆密切配合，要保证止浆墙在3.6 m以上。
⑤注浆顺序采用四序孔进行。第一序孔为奇数排奇数孔，第二序孔为奇数排偶数孔，第三序孔为偶数排奇数孔，第四序孔为偶数排偶数孔。
4）注浆效果检查评定。
①注浆效果采取取心法进行。取心结果，岩心呈柱状，岩心提取率在60%以上，岩心加固优良率为71.5%～96.6%。
②抗压强度测试：在灰色细砂中为0.295～0.428MPa，在黄色中粗砂中为1.15～3.29MPa。
③渗透系数测定：测定注浆后地层渗透系数为1.56×10-4～3.70×10-4cm/s。
（3）开挖施工
含水砂层采取正台阶法施工，上、下半断面分步开挖，预留核心土，并施设临时仰拱。砂层部位采取人工开挖，风化砂岩部位（拱脚、核心土和下半断面）采取弱爆破法施工。
采取长、短管注浆技术，长管注浆段长12.6 m，其中9 m为开挖段，3.6 m作为预留止浆墙。短管补充注浆段长为4 m，开挖三榀（每榀0.6 m）1.8 m。一个长管循环共施设五个短管循环。
采取地表注浆和洞内短管相结合注浆技术，洞内短管注浆段长4 m，每循环开挖三榀（每榀0.8 m）2.4 m。预留核心土长度1.5 m，宽度3 m。台阶长度5～6 m。
1）上部风化砂岩弱爆破开挖。对于上部拱脚和核心土风化砂岩，采取弱爆破施工，这样，可加快施工进度，减少工作面暴露时间。其爆破设计见图10-24 ，爆破参数见表10-13。

表10-13 上半断面爆破施工参数表


图10-24 上半断面爆破设计

（单位：cm）

图10-25 下半断面爆破设计

（单位：cm）
2）下半断面爆破施工。下半断面爆破施工，其爆破设计见图10-25。爆破参数见表10-14。

表10-14 下半断面爆破施工参数表

当正洞超前导坑开挖至破碎段时，出现了涌水、流砂、流泥。鉴于此隧道为主要控制工程，经研究，将原超前导坑由左中线移至右边墙边，欲绕过该破碎段。强行开挖10m，采用木排架支撑，由于岩石破碎和涌水，加上已施工过的导坑木排架支撑变形，因此无法继续进行正常施工。经研究讨论，决定先采用注浆法将破碎岩体加固，采取微台阶法对原导坑扩大开挖。断面分上、下两部开挖施工。
（1）注浆加固
结合施工现场的机械设备，综合考虑施工条件和工程造价，决定采用超前小导管预注浆加固破碎岩层，同时小导管按管棚施工要求布设，起超前管棚作用。
1）注浆材料。根据地质情况，注浆材料采用普通水泥-水玻璃双液浆，浆液配比为：水泥浆水灰比1∶1、水泥浆与水玻璃体积比1∶1、水玻璃浓度35Be′、缓凝剂掺量1.9%。浆液凝胶时间51sec。
2）注浆参数。
①浆液扩散半径。通过试验，普通水泥-水玻璃双液浆在破碎段岩层中扩散距离为1.1 m。
根据排管参数和加固层厚度，可推算出理论公式：

地下工程注浆技术

式中：L为注浆管有效长度（m），取3.3 m；Lk为理论开挖长度（m），取1.8 m；α为注浆管外插角（°）；Rk为浆液有效扩散半径（m）；d为注浆孔间距（m），取0.8 m；E为加固层厚度（m），取1.2 m。
计算得：Rk＝0.58 m。
②注浆管长度、外插角
超前小导管选用长3.5 m、外径Φ51mm的焊接钢管加工制成，其中花管长2.5 m，外插角为15° ，超前小导管除作注浆管用外，同时又起到超前管棚作用。
③加固层厚度
加固层既要保证能采取爆破法开挖施工，同时又要从经济效益方面考虑。根据力学计算和以往的施工经验，加固厚度定为开挖轮廓线以外1.2 m。
④单孔注浆量
根据公式：

地下工程注浆技术

式中：Q为注浆量（m3）；R为扩散半径（m）；H为注浆段长（m）；n为地层裂隙度或空隙率，取40%；α为浆液填充率，取0.8；β为浆液损失率，取0.1。
计算出单孔注浆量Q＝0.67 m3。
3）注浆管布设。注浆管的布设如图10-19。

图10-19 注浆管布设图

（单位：cm）
图中○●均为超前小导管，其中●为水泥-水玻璃双液浆，○为不注浆，只起管棚作用；
锁脚锚杆注水泥-水玻璃双液浆
4）注浆效果检查。
①钻检查孔：采用钻机钻检查孔，检查孔位于两相邻注浆孔的中间和管棚管紧邻，外插角15°。将注浆加固后的钻机钻进速度和注浆前的钻进速度相对比来评定注浆加固效果。
②开挖后观察：注浆加固后开挖，无任何坍塌。由开挖面观察，浆液充填均匀，加固效果较好，测浆液扩散半径为0.6～0.8 m。
（2）爆破开挖
开挖采用微弱爆破法施工，每循环进尺选取0.6 m，现场爆破施工炮眼布置如图10-20 ，装药参数见表10-8。

图10-20 炮眼布置图


表10-8 装药参数表

（3）施工监测与反馈
为确保破碎段的安全顺利通过，必须随时掌握围岩和支护的动态状况，因此，必须对围岩进行施工监测。
1）量测项目及其测点的布置。根据现场的具体条件设施以及工期紧等特点，破碎段主要进行了净空收敛量测。
由于木排架的存在，量测结果应能如实地反映受力变形情况，因此，测点按图10-21布设。
2）量测频率及量测判断的基准值。根据实际工作中的经验，量测判断可以用弹塑性有限元数值分析的结果作为量测管理基准。量测频率可以根据净空收敛速率确定。表10-9为五指山隧道破碎段量测频率及控制基准。

表10-9 量测频率及控制基准


图10-21 测点布设图

3）量测资料的整理。经量测数据整理，图10-22 为DK500 ＋486 断面收敛-时间曲线，表10-10为DK500＋486断面收敛量测结果，表10-11为DK500＋486断面收敛变形-时间回归分析结果。

图10-22 DK500＋486断面收敛变化曲线


表10-10 DK500＋486断面收敛量测结果


表10-11 DK500＋486断面2-2′收敛变形-时间回归分析结果

（1）施工方案

1）2#溶洞特点。经过多次会议论证，与会专家一致认为圆梁山隧道2#溶洞是圆梁山隧道溶洞施工难题中的“难中之难”，被称为“国内外罕见，极具挑战性的难题”。2#溶洞究竟难在什么地方？这和2#溶洞的特征是相联系的。

①充填介质为粉细砂层。粉细砂层颗粒小，常规的注浆材料难以注入，目前，世界上尚没有对粉细砂层十分成功的施工经验可以借鉴。

②水量大。在溶洞正洞下导坑探孔时，探水孔最大涌水量为860m³/h，下导坑施工完成后曾出现过高达69000m³/h的特大涌水，储量如此丰富的水和地下暗河沟通，从而使粉细砂层施工难上加难。

③水压高。在该溶洞下导坑超前探测时，由钻孔内射出水流约30m，高水压将地质钻机钻杆顶出近8 m，并使钻机淹没。经对该溶洞进行水压监测，在有动水的条件下，水压力值仍高达2.73MPa，在如此高的水压下修建隧道，这在世界隧道修建史上十分罕见，为中国先例。高压力水的存在，将极易使注浆的薄弱环节被水压力击穿，使注浆浆团崩溃，形成冲击性破坏。

④开挖断面大。为满足全抗水压二次衬砌要求，正洞设计断面面积超过100m²，在如此大的开挖断面条件下，应确保溶洞施工万无一失，否则一旦注浆加固效果不好，造成大量涌水、涌砂，后果将不堪设想，必定将会是灾难性的损失。

⑤工作量大、工期紧。2#溶洞规模大，施工治理需投入大量的人力、物力和财力，而圆梁山隧道的工期又迫在眉睫，这也势必加大了2#溶洞的施工难度。

2）总体施工方案。针对2#溶洞，经多次专家会议方案论证，均认为该溶洞能否打穿是关系到“圆梁山隧道能否打通，渝怀铁路能否运营”的首要问题，因而应采取最为稳妥的施工方案。经对注浆方案和冷冻方案进行比选，均认为在高压动水条件下采取冷冻方案可靠性不高，因而确定了采取以“泄水洞泄水降压和全断面帷幕注浆”为主的“排堵相结合”方案。同时，考虑到圆梁山隧道的工期紧张，为满足工期要求，应采取迂回导坑措施，尽早实现该溶洞的“两端夹击”。如图10-58 ，2#溶洞施工总体方案为“施工泄水洞实现泄水降压；泄水洞安设泄水阀实现定量排放；施工迂回导坑形成溶洞两端夹击；顶水注浆封堵大型岩溶管道；全断面超前帷幕注浆加固砂体；超前大管棚实现刚性支护；CRD分步开挖稳扎稳打”。具体方案实施程序为：1#泄水洞→迂回导坑→2#泄水洞→顶水注浆→全断面超前帷幕注浆→大管棚施工→大管棚注浆→超前小导管支护→超前小导管注浆→CRD开挖支护→径向注浆→泄水洞、迂回导坑封堵。

（2）泄水洞

由于圆梁山隧道水压高，注浆施工难度大，并且高水压力极易击穿注浆的薄弱环节，为此，必须施工泄水洞进行“泄水降压”。考虑到该溶洞范围大，为彻底达到泄水目的，分别从正、反两个方向施工泄水洞，以达到最佳泄水目的，如图10-72 ，从六通位置施工1#泄水洞，从平导位置施工2#泄水洞。泄水洞断面1.8 m×1.8 m，泄水洞施工到溶洞边缘，达到泄水目的后停止。泄水洞施工完成后，安设7 根ϕ150mm泄水管，施作3 m厚C₂₀混凝土止浆岩墙，达到泄水的“限量可控”。在注浆施工过程中，泄水管一般处于正常排水状态，一旦出现泄水洞跑浆，应首先调整注浆材料和浆液配比，如仍无效，应关闭泄水管，继续注浆，等注入的双液浆凝固后，重新打开泄水管。如泄水管有堵塞现象，则可采用钻机将泄水管扫通，使其保持正常泄水。正洞注浆完成后，将泄水洞止浆墙爆除，达到最大泄水降压目的，以保证正洞处于低压状态下开挖施工，确保施工安全。在2#溶洞施工完成后，采用浆砌片石封填泄水洞，并进行注浆填充加固，注浆材料采用普通水泥单液浆，水灰比为0.6∶1。

图10-58 2#溶洞总体施工方案示意图

（3）迂回导坑

2#溶洞规模大，施工难度大，若从单方向进行施工，工期难以保证。同时，针对高压动水砂层，注浆加固段越长，施工难度也越大，施工质量也难以保证，并且采取大管棚支护措施时，在高压动水粉细砂层并局部夹杂部分漂石的条件下，经现场多次试验，一次管棚支护长度难以超过20m，否则钻孔施工工期太长，施工质量也较难保证。因此，在经过多次地质探测及分析后，在正洞左侧距正洞50m处施工迂回导坑，通过迂回绕越2#溶洞，从而实现“两端夹击”处理溶洞。在2#溶洞施工完成后，采用片石封填迂回导坑，并进行注浆填充加固，注浆材料采用普通水泥单液浆，浆液配比为：水灰比0.6∶1。

（4）顶水注浆

待混凝土止浆墙强度达到设计强度后，对从下导坑DK354＋475位置引出的排水管实施顶水注浆，以减少地下水对施工的影响。顶水注浆注浆材料采用普通水泥单液浆、超细水泥单液浆、超细水泥-水玻璃双液浆和普通水泥-水玻璃双液浆。注浆材料选择顺序为先粗颗粒，后细颗粒，先注凝胶时间长的浆液，后注凝胶时间短的浆液。单液浆配比为：水灰比0.6∶1～0.8∶1；双液浆配比为：水泥浆水灰比0.6∶1～1∶1、水泥浆与水玻璃体积比1∶1～1∶0.3、水玻璃浓度32Be′。

（5）全断面超前预注浆

1）施工程序。正洞全断面超前预注浆按“两端夹击”方案进行设计与施工，即在正向DK354＋455和反向DK354＋494分别施作止浆墙，从溶洞两端对溶洞进行处理。根据现场施工条件及设备配置情况，为最大程度发挥资源配置能力，施工程序分“四步”：正向DK354＋455上部超前预注浆（图10-59）→反向DK354＋494下部超前预注浆（图10-60）→正向DK354＋455下部超前预注浆（图10-61）→反向DK354＋494上部检查及补注浆。

图10-59 正向上部超前预注浆方案图

（单位：cm）

图10-60 反向下部超前预注浆方案图

（单位：cm）

2）注浆材料。针对粉细砂层，超前预注浆综合采用普通水泥单液浆（简称C浆）、普通水泥-水玻璃双液浆（简称C-S浆）、超细水泥单液浆（简称MC浆）、超细水泥-水玻璃双液浆（简称MC-S浆）、HSC浆和TGRM浆（简称T浆）六种注浆材料，注浆材料配比如表10-22。

现场注浆施工中，应根据情况进行浆液种类和配比的选择及调整。圆梁山隧道2#溶洞现场注浆施工时，注浆材料选择程序如图10-62。

图10-61 正向下部超前预注浆方案图

（单位：cm）

表10-22 浆液配比参数表

3）注浆参数。注浆参数如表10-23。在现场注浆施工中，注浆参数根据实际情况进行动态调整。

4）钻孔注浆工艺。

①采用钻机开深2 m，直径ϕ135mm的钻孔，安设固结孔口管。

图10-62 注浆材料选择程序

表10-23 注浆参数表

②孔口管内钻设ϕ90mm注浆孔，钻穿止浆墙后2 m开始实施注浆作业。

③采取前进式分段注浆工艺进行钻孔注浆施工。粉细砂层每次注浆分段长度为1～2 m，即钻进1～2 m，注浆一次，注浆结束后再钻1～2 m进行注浆，依次循环，按设计钻深要求直到结束该孔注浆。

④若钻孔过程中遇到较大突涌水，则应立即停止钻孔进行注浆。

5）注浆顺序。注浆顺序按“分期分区、由外到内、由上到下、间隔跳孔”的原则进行。

6）注浆结束标准控制。

①单孔注浆结束标准：注浆过程中，压力逐渐上升，流量逐渐下降，当注浆压力达到6～9MPa时，流量小于5L/min，即可结束该孔注浆。

②全段结束标准：a.设计的所有注浆孔均达到注浆结束标准，无漏注现象。b.按总注浆孔的5%～10%设计检查孔，检查孔应无流砂，流水量＜1 m³/h。

7）效果检查与补孔注浆。注浆效果评定是决策开挖施工方案的依据。根据现场钻孔所揭示的地质状况，注浆结束后，可采取分析法、钻检查孔法（检查孔位置根据现场钻孔注浆实施情况确定）等方法进行注浆效果的检查评定，若达不到注浆效果应进行方案分析调整、补充设计和补孔注浆。

8）正向DK354＋455上部超前预注浆（施工程序的第一步）。考虑到开挖断面型式，正向DK354＋455上部注浆设计加固范围为：①开挖轮廓线内粉细砂层；②顶部及边墙开挖轮廓线外8m；③底部及边墙开挖轮廓线外3m。

对于底部开挖轮廓线外3～8m粉细砂层加固待该注浆设计完成后，向下进行工作间开挖，之后进行下部的设计和施工。正向DK354＋455上部超前预注浆设计如图10-63。

图10-63 DK354＋455上部钻孔注浆设计图

（单位：cm）

钻孔注浆施工自2003年8月13日开始到11月8日结束，共完成注浆孔123个，检查孔32个，在钻孔注浆过程中，多次在钻孔内发生涌水、涌砂现象。

9）反向DK354＋494下部超前预注浆及上部检查（施工程序的第二步和第四步）。

反向DK354＋494下部超前预注浆纵向加固段长20m，环向加固范围为：①下部开挖轮廓线内粉细砂层；②底部及边墙开挖轮廓线外8m。同时，在反向对上部进行检查。反向DK354＋494下部超前预注浆及上部检查注浆设计如图10-64。

图10-64 反向DK354＋494下部注浆及上部检查设计图

（单位：cm）

钻孔注浆施工自2003年10月14日开始到10月24日结束，注浆施工比较正常，施工过程中未发生大量的涌水、涌砂。

10）正向DK354＋455下部超前预注浆（施工程序的第三步）。

正向DK354＋455下部超前预注浆纵向加固段长25 m，环向加固范围为：①下部开挖轮廓线内粉细砂层；②底部及边墙开挖轮廓线外8 m。正向DK354＋455下部超前预注浆设计纵剖面如图10-65 ，横断面设计同图10-64。

钻孔注浆施工自2003年11月21日开始到12月14日结束。在钻孔注浆过程，注浆孔均未出现大的涌水，最大出水量只有1 m³/h，由这点来看，该溶洞的水源主要应该在隧道顶部。

图10-65 DK354＋455下部钻孔注浆孔布设纵剖面图

（单位：cm）

11）反向DK354＋494～＋483段上部钻孔补注浆（施工程序的第四步补充注浆）。

当反向开挖到DK354＋491时，顶部出现了较大的涌水、涌砂，于是立即重新封闭掌子面，对反向DK354＋494～＋483 段上部进行补充设计，通过超前预注浆加固开挖断面①、③部分及拱顶与泄水洞之间的松散破碎段，并通过采取顶水注浆使反向的流水从拱顶泄水洞排出。反向DK354 ＋494～＋483段上部钻孔补注浆设计如图10-66。

图10-66 DK354＋494～＋483段上部补注浆设计图

（单位：cm）

①为防止顶水注浆过程，反向水从底部涌出，在顶水注浆前应对正反向掌子面底部采用钢花管进行底部加固。钢花管长3～4 m，横向布设间距1 m，排距50cm，梅花型布设。注浆材料采用普通水泥-水玻璃双液浆，浆液配比为：水泥浆水灰比0.6∶1～1∶1、水泥浆与水玻璃体积比1∶0.8～1∶0.6、水玻璃浓度32Be′。注浆结束标准以定压为主，注浆终压3～4MPa。

②对出水管棚进行补注浆，注浆材料采用普通水泥-水玻璃双液浆，浆液配比同上。

③对DK354＋497～＋494段进行径向注浆加固。径向注浆采用ϕ42mm钢花管，管长3 m，注浆花管布设排距1.0m，环向间距1.0m，梅花型布置。注浆材料采用超细水泥单液浆，浆液配比为：水灰比0.6∶1～1∶1。注浆结束标准以定压为主，注浆终压力3～4MPa。

④止浆墙强度达到设计强度的75%后，对DK354＋494掌子面预埋的排水管实施顶水注浆，使水从顶部泄水洞排出。注浆材料采用 HSC 单液浆和普通水泥-水玻璃双液浆。HSC单液浆配比为：水灰比0.8∶1；普通水泥-水玻璃双液浆配比为：水泥浆水灰比0.6∶1～1∶1、水泥浆与水玻璃体积比1∶0.8～1∶0.6、水玻璃浓度32Be′。注浆结束标准以定压为主，注浆终压为3～4MPa。

⑤超前预注浆注浆段为DK354＋494～＋483，段长11 m，主要加固①、③部及拱顶与泄水洞之间的原注浆薄弱环节。

现场注浆施工自2004年2月6日开始到2月17日结束。在反向顶水注浆过程中，水曾由反向上部大量流出，对此，施工中采取了向水源处逐步逼近的注浆顺序，并通过调整双液浆凝胶时间以及间歇注浆技术，上部流水被完全堵住。同时，在反向注浆过程中，正向掌子面拱顶中部原正向止浆墙施作时预埋的输送管中有大量水涌出，涌水量约80m³/h。为了使正洞2#溶洞反向注浆更有针对性，且不影响正洞正常施工，于是在正向DK354＋472～＋480实施径向注浆，并在径向注浆结束后对该涌水管实施顶水注浆，使水从泄水洞排出。

（6）超前大管棚注浆预支护

在超前预注浆结束经检查符合要求后，通过预埋的导向管对周边进行钻孔，钻孔到设计深度后安设大管棚并进行注浆，以形成超前刚性支护体系。超前大管棚和超前注浆帷幕体系共同作用，以提高超前帷幕效果。如图10-81 ，在中心线以上部位布置双层大管棚，在中心线以下部位布置单层大管棚，大管棚采用外径ϕ108mm/ϕ75mm、壁厚8mm的无缝钢管加工，每节长2 m、3 m，布设时环向间距40cm，外插角1.5°。每节管棚钻设ϕ8mm单向阀溢浆孔4 个，施做成TSS模式。管棚布设完成后，对管棚进行全孔一次性注浆，注浆材料采用超细水泥单液浆或 HSC 单液浆。超细水泥单液浆配比为：水灰比0.6∶1～0.8∶1，HSC单液浆配比为：水灰比0.8∶1～1∶1。

（7）TSS管补充注浆

开挖前，在工作面周边施做ϕ42mm TSS管进行补充注浆，以弥补全断面帷幕注浆的盲区和不足之处，实现注浆施工的第二道保险措施。TSS管管长6 m，环向间距15cm，外插角15°，每2 m施做一个循环。注浆加固范围为开挖轮廓线外3 m。注浆材料采用超细水泥单液浆，浆液配比为：水灰比0.6∶1～0.8∶1。

（8）开挖支护

为确保2#溶洞施工安全，如图10-67 ，2#溶洞采取CRD工法进行开挖施工与支护。

图10-67 CRD开挖方案示意图

1）采用CRD工法进行开挖。初期支护结构采用I₁₈型钢，每0.3 m设置一榀，网喷C₂₅钢纤维混凝土。

2）二次衬砌结构按全水压进行设计，即按4.5MPa水压进行设计，设计型式为I18型钢混凝土，即在原来钢筋混凝土结构基础上，每0.5 m加入一圈I18型钢，形成拱圈结构，即“型钢混凝土结构”。混凝土标号为C₄₀。这种结构在世界上尚属首次。

（9）径向注浆

在初期支护施工完成后，对初期支护背后进行回填注浆和径向注浆，解决开挖过程中引起的松驰区，实现注浆施工的第三道保险措施。径向注浆加固范围为开挖轮廓线外5 m，注浆孔梅花型布置，开孔环向间距60cm，纵向间距60cm。径向注浆采用 ϕ42mmTSS管注浆，注浆材料采用超细水泥单液浆，浆液配比为：水灰比0.6∶1～0.8∶1。

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