隧道開挖工法 : 破碎岩層隧道開挖先撐防護灌漿

注漿加固先撐管冪工法

1. 工程背景

隧道開挖工法 : 某隧道採用鑽炸與機械開挖方式掘進，其中一區段穿越約62m長存在地下水脈的破碎岩層。為防止施工時發生抽坍、突湧、岩塊崩落及過度超挖等情況，施工單位規劃於本區段採用止水加固灌漿及先撐管冪工法進行防護，並邀請具有類似施工經驗的專業廠商配合細部規劃及交付執行。

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2. 解決方案

為達到破碎岩層區段順利掘進目標，制定解決方案如下：

(1)採用低壓灌漿進行破碎岩層止水、固結灌漿

(2)灌漿過程若遭遇大量湧水，則先施作深度50m~60m以上的排水孔，降低改良區湧水量及水壓力

(3)採用鋼管搭配灌漿技術沿隧道開挖線外緣設置管冪群，作為前進開挖面先撐保護拱支撐

(4)採用以「先撐後挖」的輪進方式分段掘進。

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3. 施工設計

依照解決方案所列條件，進行施工設計如下：

(1)依照前進探測孔資料界定岩層破碎條件及地下水蘊含情況

(2)高透水性岩層依照其特性選用FLW水泥化學漿或聚氨酯樹脂進行岩層裂隙封堵

(3)破碎岩層視其吃漿情況使用W/C=0.6~1.0水泥漿進行侵入式灌漿，以固結破碎帶及提升節理面結合能力

(4)採用Top hammer system施工，並依照岩層特性選用先撐管冪法或無擴挖法施工

(5)採用栓塞灌漿工法施灌，灌漿孔佈置於每環上半部45度範圍內，可依現場調整，鑽孔仰角約5~10度

(6)灌注長度自管底起9m，由兩側下方往上跳孔灌注

(7)灌漿壓力以200kPa為起始值，依照設計流量將壓力保持在300～1800kPa之間，最大不超過 2000kPa

(8)輪進開挖長度約62m，分7次灌注，每次灌漿深度12m，輪進9m，輪次間覆蓋長度3m。

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4. 施工過程

岩層灌漿常因為岩體破碎程度及節理面發達條件不同，而具有較大的變異性。本工程採用栓塞灌漿工法施灌，灌漿閘管開孔間距30cm，以十字交錯方式出漿，有效範圍1.0m。初始水泥漿W/C採用1.0，若遇到吃漿量大、壓力無法提升且排氣管一直無連續續迴漿時，則調整水泥漿W/C至0.6並配合間歇性灌漿施作。當漿液壓升穩定且灌注量接近設計值時，以灌漿壓力不小於1500kPa且3分鐘吃漿量低於5公升視為該孔施灌完成。

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5. 執行成果

固結灌漿、管冪灌漿及輪進開挖過程大致順利，局部岩層較破碎且存在湧水現象位置，則輔以自鑽式中空岩栓鑽進及止水灌漿，達到穩固岩盤及封堵湧水效果。於破碎岩層區段掘進完成後，開挖面僅剩少數位置尚有滲水情形，經補充止漏灌注後，順利完成破碎岩層隧道開挖先撐防護灌漿工作。

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