隧道開挖管冪樹脂灌漿

快速先撐管冪注漿加固技術

1. 工程背景

某隧道開挖洞口段存在約27m長膠結不良崩積岩塊層，為防止掘進時岩塊崩落危害及提升工程進度兩項目標，施工單位規劃在開挖線外採用鋼管管冪群作為前進縱向先撐，藉以穩定開挖面頂拱降低後續施工風險。

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 2. 解決方案

為達到迅速穩固開挖面頂拱目的，制定解決方案如下：

(1)採用改良式鑽堡搭配特殊鑽頭，沿隧道開挖線外側鑽設水平鑽孔

(2)利用鋼管置入水平鑽孔中，形成頂拱管冪群

(3)採用固化時間迅速的聚胺酯樹脂作為灌注材料，減少固化及養護時間

(4)以緩凝型樹脂配合固定流量、終壓控制方式，使樹脂漿材能夠於岩塊層中大範圍擴散。

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3. 施工設計

因為隧道開挖洞口段崩積岩塊層長度約27m，為了能夠充分固結頂拱區塊，施工設計如下：

(1)分三階段進行管冪施作，鑽設長度分別為15m、15m、12m

(2)每階段沿開挖線外緣設置@50cm，直徑4”鑽孔共41孔

(3)每個鑽孔中置入直徑10cm中空開孔鋼管

(4)鋼管內置入三組灌漿管，出漿口分別位於距離孔口12m、9m、3m位置

(5)管口及孔口均以速凝水泥封堵，以防漿液短流

(6)孔口灌漿管連接靜態攪拌桿，並以1.5徑導入方式分別連接到中流量雙液型灌漿泵及監控系統

(7)三組灌漿管同時灌注，漿液流速每分鐘10~15公升，最大終壓小於5000kPa

(8)使用60秒反應微膨脹緩凝型聚胺酯樹脂進行灌注，設計有效灌注半徑30cm以上，漿液重疊範圍至少5cm。

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4. 施工過程

由於採用聚胺酯樹脂作為灌注材料，設備動員迅速。緩凝型漿液約60秒開始膠凝，90秒即可固化，搭配改良式鑽堡、特殊鑽頭、預先組立灌漿管等，使得每階段管冪鑽孔及灌注時間僅需要2天。加上樹脂材料岩塊層填充及黏結性優異，掘進過程順利，每15m崩積岩塊層掘進僅約8天時間，大幅縮短施工時間。

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5. 執行成果

本隧道開挖管冪樹脂灌漿工程由灌漿界專家酒井昭二先生親自督導，配合自動化壓力、流量監測系統即時觀測，灌漿成效良好，漿液短流、溢流現象極少發生。由於微膨脹緩凝型聚胺酯樹脂對於岩塊縫隙入滲、膠結、固化效果良好，27m崩積岩塊層輪進開挖、貫通僅使用約5周時間，即順利完成隧道開挖管冪樹脂灌漿與輪進開挖工作。

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