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德国宝峨KLEMM钻机在隧道施工中的应用

   2015-12-02 宝峨基础施工设备12810
核心提示:  隧道开挖过程中,遇到的不仅是完整的岩石,很多情况下会遇到各种各样的复杂地质情况,如:溶洞、暗河、断层、破碎带、松散第
  隧道开挖过程中,遇到的不仅是完整的岩石,很多情况下会遇到各种各样的复杂地质情况,如:溶洞、暗河、断层、破碎带、松散第四系覆盖层等等。
  溶洞、暗河、及断层内经常会含有大量的水,造成开挖过程中的涌水或突泥;破碎带自稳能力差,尤其受高压水的作用时,开挖过程中易塌方失稳,发生突水突泥;松散的第四系覆盖层在开挖时自稳能力差,也易造成坍塌。
  以上种种复杂地质情况都易造成灾害,严重影响工程进展,并可能破坏区域环境。

 
  掌子面发生涌水时照片

 
  掌子面泥石流照片

  以齐岳山隧道为例,该隧道是宜万铁路I级高风险隧道,全长10528米,隧道最大埋深670米,岩溶及岩溶水发育,区内发育有三条暗河系统和15条断层,其中F11高压富水断层规模宏大,沿隧道长约240余米;得胜场暗河高于隧道约220米,平行于F11断层发育,受此暗河影响,隧道穿越F11断层时,暗河水可能被断层导入隧道,发生大规模突水突泥灾害,被国内隧道专家和同行公认为世界性难题。

 
  针对以上各种隧道施工可能遇到的困难,宝峨KLEMM多功能钻机被广泛地应用于隧道施工,用于先行打探孔、对易发生涌水的破碎带进行超前帷幕注浆预加固、对开挖过程中易坍塌的地段进行管棚支护或是对松散第四系覆盖层施作高压旋喷桩管幕等。

  KLEMM多功能钻机多个型号的产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多功能钻机标配的动力头为KD 1624或KD 1828R型顶锤式动力头,主轴直径为112mm,顶锤单次冲击功可达800~900Nm,为KLEMM德国原厂生产,除非极个别的地质情况,进行管棚或全断面注浆孔施工时,均可在预钻过的钻孔内通过顶锤的辅助来直接插入管棚管或注浆管,极大地减少了管棚孔或注浆孔施工的难度。
  以上几种机型钻机的发动机功率为129千瓦,动力强劲,即便是在高原地区施工,也完全能满足使用要求。

  兰新客运专线青海大梁隧道是典型的高海拔隧道,由中铁二十局承建,部分隧段地质条件极其复杂、涌水严重,隧道掘进过程中曾三次塌方,最后贯通前的80米,施工难度尤其为最高,岩体极其破碎、并伴有粉细砂,涌水非常严重。

  中铁瑞威公司使用宝峨克莱姆KR 805-2和KR 909-1两种多功能隧道钻机于2014年1~5月份在此段展开了攻坚战,进行全断面注浆施工,施工点最高海拔达3970米,空气中的含养量只有平原地区的60%,宝峨多功能隧道钻机凭借其强劲的动力和极高的高海拔适应性,有力地保证了隧道注浆钻孔工作的顺利进行。

 
  KR 805-1多功能钻机用于大梁隧道

 
  KR 805-1多功能钻机用于齐越山隧道超前帷幕注浆

 
  KR 805-2多功能钻机用于青云山隧道超前帷幕注浆

 
  KR 909-1多功能钻机用于黄金隧道

 
  KR 80512-3多功能钻机应用于云雾山隧道

 
  KR 909-1多功能钻机用于冯家塬隧道进行管棚施工

  KLEMM多功能钻机钻桅可多角度调整,钻桅最大水平举高均在4.3米以上,实现掌子面施工范围内的全覆盖,就位灵活方便。
  其中KR 909-1钻机,钻桅最大水平举高可达4.7米,如下图所示:



 
  KR 909-1钻机钻桅变位示意

  其中KR 80512-3钻机为隧道专用钻机,其钻桅支撑结构在隧道内应用时调节更灵活、方便,并且单次就位时钻孔覆盖范围更广,如下图所示:


  注浆加固

  一般用以形成超前预加固帷幕,降低地层的渗透系数,提高岩体的整体稳定性,达到开挖施工的安全要求,注浆范围每循环一般20~30米,开挖15~25米,预留5米止浆岩盘。
  注浆加固范围一般为开挖轮廓线外5~8米,局部富水区范围可能会加大,示意图如下:
  注浆材料一般以硫铝酸盐水泥单液浆和普通水泥--水玻璃双液浆为主,超细水泥单液浆为辅,在断层泥等裂隙致密部位或局部补充注浆地段采取超细水泥单液浆。为准确掌握适宜的注浆参数,提高注浆质量,施工前应首先进行注浆试验,掌握浆液填充率、注浆量、浆液配合比、凝结时间、浆液扩散半径、注浆终压等参数,根据试验结果进行注浆参数和注浆量动态调整。

 
  高压旋喷管幕及棚脚加固

  对于一些松散第四系覆盖层,仅靠注浆达不到预加固的效果,近些年开始越来越多地使用高压旋喷桩管幕来进行超前预加固支护及棚脚加固,如下图所示:

 
  KLEMM多功能钻机可以用于隧道高压旋喷桩管幕施工

 
  KLEMM多功能钻机可以用于隧道高压旋喷桩棚脚地基加固

  对于KLEMM多功能钻机,用户可以选用用于高压旋喷的特殊水笼头,可耐600个大气压,不仅可以用于隧道内管棚孔或注浆孔施工时的钻注一体,还可以用于钻进和高压旋喷一体化施工,施作高压旋喷桩管幕,为用户提供更多施工方案选择。

 
  KLEMM多功能钻机可以选配的高压旋喷水笼头

  德国宝峨KLEMM公司1963年由KLEMM博士创建,1997年加入德国宝峨集团,KLEMM公司已成为目前全球最著名的小口径钻机(工程孔、小直径钻孔、浅孔)制造商,在全球市场上享有极高的声誉,是一家专业从事(工程钻孔)小口径钻孔技术、小口径钻机、钻进附件和喷射灌浆系统的专业厂家。
  KLEMM公司的产品主要用于:锚杆、管棚、微型桩、地质灾害治理及灌浆孔、地源热井孔等的施工。
  KLEMM钻机包括多功能钻机、微型钻机、垂直孔钻机、特种钻机等几大类厂品,公司总部位于德国科隆附近的DORLSHAGEN。
 
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