多功能钻机在隧道穿越高压富水区及煤矿采空区施工情况介绍

多功能钻机在xx隧道施工中的应用近年来，城市地铁的施工安全已得到了足够的重视，但是施工中的安全形势依然不容乐观，安全基础工作薄弱的局面没有根本改变，特别是隧道施工设备老旧、工艺落后等问题尤为突出。多功能钻机凭借其快速的钻进及各种独特的施工工法能高质量的完成超前钻探、防突、注浆止水以及管棚、抢险救助等工作，对快速安全的通过不良地质段起到了至关重要的作用，保障了隧道的施工安全。本文阐述了多功能钻机在隧道穿越高压富水区、煤矿采空区施工中的应用。1工程概况1.1工程概述xx市轨道交通六号线二期xx隧道位于xx市南岸区，隧道进洞口在南岸区竹林湾附近，线路出xx高架站后以隧道形式穿越xx向上新街车站延伸，与轨道交通六号线一期工程起点相接。xx隧道全长5633.373m，为xx轨道交通第一长山岭隧道，其中复合式TBM施工长度为2692m，钻爆法施工长度为2941.373m。1.2水文地质条件（1）水文条件xx隧道地下水类型有两种，一种为碎屑岩类空隙裂隙水，另一种为碳酸盐岩裂隙溶洞水。地下水主要由大气降水补给，降水经过溶隙、溶沟和落水洞贮存在溶孔、溶隙和溶蚀管道之中，并以管道形式由北向南运移。原设计岩溶段涌水量4302m3/d，雨期涌水量8604m3/d，实际施工过程中，最大单孔涌水量15000m3/d，水压1.3Mpa。（2）地质条件总体地质构造：xx为狭窄的条状山脉，顶部常见“一山二岭”或“一山三岭”，间以石灰岩槽状谷地。隧道东西向穿越南温泉背斜，嘉陵江组灰岩组成背斜轴，须家河组砂泥岩组成背斜两翼，东缓西陡，发育F1断层。不良地质：岩溶槽谷区长880米，均为高压富水区；4段较大规模煤系地层，均被采空，且采空区`横穿整个隧道。分段地质描述：图1xx隧道分段地质描述2.多功能钻机及主要功能介绍xx隧道地质条件复杂，特殊地质多，其中以高压富水段和煤矿采空区为主，为满足特殊地质施工需要，我们购进了日本矿研RPD-150C和RPD-75SL-H2多功能钻机各一台。其使用的主要功能：有快速长距离超前地质钻探；取芯；超前帷幕注浆止水；初期支护表面径向注浆止水；基底注浆加固、止水；超前支护；管棚作业；抢险救助。酬表弦1叶蜡阁佣穴多功能甚钻机结构荡RPD-15个0C栋RPD-75辞SL-H2踪钻机结构津钻机单元和动驻力单元一体蜻钻机单元和动慧力单元分体钉夹具耳能够完成自动中拆卸，由内杆继夹具、外杆夹莫具、拆卸扳手嘉三部分组成裳能够完成钻杆震的自动拆卸，疼由夹具、拆卸受扳手两部分组罢成爱液压油缸站主要件由蝇5恋个液压油缸组换成振大臂油缸若（咐-1委7跟度炸～棚4需5乳度）、衬倾斜油缸陈（嘉-9圆0读度界～拌3牺0框度）、横摆动油缸送（绪-4研0盲度匠～旗1狱0摇度）、倒旋转油缸欠（现-1识5稼度惩～贯9流0榴度）、坟滑动油缸举（欣1400m饱m伐）颤钻机主体部分扁由残4斩个液压缸组成串距2烛个用于调节竖扒直面作业姿态攻，可以实现正免向敏90现o沈~-90伤o尺的角度调节。皆摆2谈个用于调节水索平面作业位置宏其中滑动油缸现可以实现钻机长导架前后移动誓，横滑油缸可惨以实现钻机导穗架横笔向份350m友m烟的移动，底座绸上设有液压转页盘，可以使导难架挑360肃o些旋转。通过配揭合可以使钻机拥主体横向移动音。匙操作台喉操作台移动液氧压化，控制盘烘可上下移新动啊50c仿m滴及鸭18窄0败度摆动徐固定在钻机一惰侧，不可以移匆动梳表外2逼膜钥都青纯多功能钻机性贩能参数式RPD-15厅0C陶RPD-75散SL-H2犬钻孔直态径椅(苗mm)蠢65~225娱65~157冲钻孔深鸣度毅(抬m)扛max15易0at6寄5mm摇max10谁0at6莫5mm正钻孔范围屡正绩向穗娃工作仰爸角屠45优o颠~-90率o阵仰亡角沟90慕o腥~-90筛o老钻机导架丙可杰360暮o将旋转融水平最龟高辫3.图6通米缸水平最快低贞2.姑3赌米护侧向膏角忠度长-90柔o壁~90艰o料水平最辱高徒2.呼2旗米右水平最文低项0.献5挤米仿动力头怒型号巡KD-800裤B致KD-610盯A痒推进装置狗推进方式搁液压和链条组健合趁液压和链条组损合企动力单元减发动机破111kw/末1800rp仔m透（柴油机）桥55kw-4愧P器(猛电动膏机要)糖液压输出压力测最某大凝28Mpa芒最需大历23Mpa闲尺寸某（根LxW佛x猫H愿）渣mm员7220x滑2450澡x2550后主机单元合3250x典1890哥x1370视军动力单元姻1500x镜1000触x1300命机体重量辨12000肝kg吉主机单元宅2500k码g袋动力单元估1500kg锈3.撒隙多功能钻机在棋隧道施工中的栗应用缴3.1炼部超前地质钻探端塌MWD剖施买工层工法违：挠该系统通过测趋定、分析钻机然钻孔时采集到河的数据（钻孔概深度、钻孔速疯度、转速、扭荣矩、旋转压力丛、打击能、打芒击数、打击压劲力、推进力、结送水量、排水柿量、送水压力斑、排水压力）退掌握掌子面前父方的地质状况暴，如：紧岩盘（地质）躬软硬；有无涌宫水；有无空洞影（溶洞）等。稍趁位工法特点：自沸动采集装置采余集到的数据和喉曲线图表可以恨即时反应在显遵示器上，操作觉员可以边观测痒显示器的数据厚变化边进行钻部孔作业。钻探酿数据可即时保聋存在数据卡上桌便于后期研究非分析。抄直xx键隧道超前地质仰钻探每循湾环肠3育0娱米，拱部及拱很脚两侧共施怪做划3双个探孔。结合糖地下水压情况钞，为确保掌子姨面能承受地下京水压及最大注属浆压力，每循遭环预宫留未6震米岩盘，搭接梳进行下一循环乡钻探。渔一体化的液动激锤设计，实现述了各种复杂地浸质情况下的快握速钻进失，跳3壁0恼米超前钻探用戴时住2-匠3哨小时，颠克服了思传统设备因水刮压过大无法钻历进等问题。闻3.2循冲击式钢丝绳妈取纹芯趁工拳法速（宵PS-W彼L符）茅：副僚饰使用一个取芯杠器，无需拔出赤钻杆就可以水斥平糕、量乌垂直进行任何蚕岩层的快速、灿连续钻孔取芯阻。不拔出的钻总杆起到防止孔爸壁坍塌的套管棵功流能蒙,漂专非常适合软弱倾破碎岩层的取呈芯作业葱，多硬而且加入冲击悼功能后可以实秀现鹅卵石和砂每砾层的快速取华芯到。倘骂取芯的过程是职：楼街①很钻孔肤；侧②怜连接钢丝绳水侍转换器捞；刻③嗽连接取芯打捞闲器烛；公④挨用水压压送打高捞器荒；钥⑤淘回收取芯器筋；匪⑥兔连接交换用取捧芯器律；冒⑦伯压送取芯器羡；往⑧尽连接钻杆并钻拌孔。取芯配件府包括：取芯器孙、打捞器、钢叹丝绳、水转换常器和卷扬机害。亏贯冠森自闭娇盏蔑炕绒图宋2托哭冲击式钢丝绳售取芯工法示意姻图吵3.3夜迹超前帷幕注浆仁堵水诸瑞顶（镇1坚）超前探孔出叮水情况介绍：由此次超前探孔师出水点位于南旗温泉背斜岩溶吐槽谷段，隧道歪埋腾深桃26护0腔米，斜上方为项破碎带饱水区居（纵却向碑88纸0述米，横向巨近光5遍公里）。破碎胳带穿过饱水区危与隧道相交，层同时，高压地包下水经破碎带崭从超前探孔涌换出。单孔最大垃涌水量陶达绣1.森5既万阴m圣3说/他d扎，趴水屿压汤1.3Mp柏a何。衬日继图夫3墓剃超前地质钻食探锻盘窝体笋鞠图项4叉腊超前探孔出水爬情况侨绢地碗优图血5税乒出水位置地质环水文情况站衣技（厦2收）超前帷幕注坡浆意踏投注浆设备：酸日本矿茂研董RPD-15曾0爪C摊钻注一体机、嫁西安探好矿熟ZJB(BP璃)-3榨0改注浆泵、劣2TGZ-I削I叶型注浆机。注宗浆材料：伐普通水泥单液单浆、普通水牺泥叔-颗水玻璃双液浆也、硫铝酸盐水振泥单液浆虚冬否注浆堵水工法赖：到多功能快速钻会机可直接通过敲钻杆实现单管宏和套管注浆，芒提高施工效率泳，降低施工成提本。根据不同远地质情况可采班用不同注浆工已法，梢xx馆隧道注浆堵水清主要采用了孔竹口注浆、后退弓式分段注浆、承前进式分段注择浆三种工法。市围岩较完整，遍水压水量不大箱，可采用孔口碑注浆的工法；混围岩较破碎，狡水压水量不大方，采用后退式允分段注浆；水沈压水量较大，特则采用前进式绸分段注浆。芒图费6唐笛帷幕注浆堵水享施工份防突如装瓣置接：兔多功能钻机，纤钻具内部设有声单向阀，钻孔晃过程中可阻止贝地下突发水通预过钻具涌出掌历子面；此外在驶钻机上可安装耽耐高压的止水冬阀及密封装置扩，防止高压地聪下水通过系统匀空间进入。根柔据不同地质条皱件，采用不同衬耐压的孔口止马水装置。唱竭闹淋船图亏7夜码钻具内单向阀执及孔口止水装插置圈3.4笑峰初支表面径向货注浆止水存实施超前帷幕蔽注浆需占用掌争子面，影响隧逆道正常开挖，采而实施开挖支艇护后径向注浆增基本不会对掌愈子面形成影响建，因而当地质丙条件适合时应涂优先选择径向斜注浆。羞xx爽隧道选择径向斧注浆的三个边却界条件：地质勿条件，不适宜仰于动水条件下怀充填溶洞；水评文条件，超前吹探孔单孔涌水熟量小齿于瓶30m匹3下/修h照，断面总涌水疼量小善于陪100m邪3俭/甜h犬；软弱段长度沙条件，涌水破御碎段长度小伍于千3贪m冻。泊采用多功能钻哭机进行径向注贴浆，其优越性惹在于：钻孔完去成后，直接从苦孔底进行注浆群，可减小注浆较对初期支护的讯影响，避免了粥初期支护变形令或开裂；水压避相对较大时，歪传统的注浆设涛备无法在不影针响初支的情况馆下达到止水效捧果，多功能钻馒机可通过适当塞提高注浆压力零，孔底注浆的央方法有效的止负水；省去了安得装孔口管、止级浆阀的时间，舰降低了施工成认本。此跪图政8兄展径向止水施访工港型竖追图臭9绢鼻隧道底板注浆惕止水蜘3.5爪笨隧道底板加固晶、止水蚀动偶xx缎隧道在穿越煤糟矿采空区或岩铺溶富水段时，亿隧道底板下方恶出现了采空、话溶腔、涌水等津地质问题。多脚功能钻机以其摩灵活、多角度姐的打孔注浆方搜式发挥了重要储的作用。极采空区、溶腔沫处理：根据地勺质雷达探测结纹果，对规模不妥大的采空区、街溶洞进行注浆堡加固回填。首佣先确定打孔注冰浆范围、深度纯，再采用普通芽水泥浆进行注谱浆，完成后通枝过取芯检验注越浆效果。脾底板涌水处理约：围岩破碎的不情况下，注浆姓前隧道全幅施愈做只30c央m飘素混凝土止浆篇板，然后从涌拆水量较小一侧症逐步往涌水量棚较大一侧注浆耕，最终整个底麻板全部注浆封旺闭。完成后，洽通过检查孔检狐查注浆止水效故果。锅3.6永者过煤矿采空区钓管棚施工粱碍多功能钻机在增管棚施工中采摩用套管作业。储即：首先使用烤套管钻进后撤巩出内杆，留在由孔内部的外杆阅起到防止孔壁缸坍塌的作用；玉然后插入管棚辉用的钢杆，最服后拔出外杆。例遇到较软地层瓜时，也可使用块迈式管棚杆直饭接钻进。糖xx么隧道所遇到的机煤矿采空区横柜切整个隧道，乔采空区内为松对散渣体，采用衰普通钻机进行肚管棚施工难以倘成孔，即便成芝孔后，由于岩汗体松散，无法有顺利安装管棚符。后采用多功浴能钻机套管法延施工，成功解醉决成孔难、管亏棚安装难等问窄题，同时保证碌了管棚定位准沾确，避免了管载棚侵入开挖轮捆廓线等问题。驱仰掠椒蹈抚跃盐蛋稍图绳10漠醋多功能钻机管束棚施工暑3.7激抢险救助呜掘在出现险情时附，喝结合上述方法咽，书可快速完成险欠情地带的地质左探测、地质改向良和支护作业匆；若出现地下任空