La construcción de túneles a menudo se enfrenta a complejas condiciones geológicas blandas, entre las cuales la capa de arena circundante es una de las formaciones más comunes y de mayor riesgo. Esta formación rocosa especial presenta una estructura suelta y una pobre autoestabilidad, lo que provoca fácilmente caídas de grava, deslizamientos locales e incluso colapsos a gran escala durante la excavación. En la ingeniería de túneles real, los esquemas de construcción no pueden generalizarse. Todas las condiciones geológicas especiales de trabajo deben evaluarse de manera integral basándose en datos detallados de reconocimiento geológico. El soporte científico y el diseño de refuerzo son esenciales para garantizar la seguridad operativa a largo plazo de los túneles, controlar la calidad del proyecto y racionalizar el ciclo de construcción. Combinando la experiencia práctica en ingeniería de túneles, HLDRILL elabora sobre las características geológicas de los túneles con roca circundante de capa de arena y las tecnologías estandarizadas de construcción de soporte con varillas de anclaje, proporcionando referencias técnicas fiables para proyectos de túneles de roca blanda similares.
1. Características Geológicas y Riesgos de Construcción de Túneles con Roca Circundante de Capa de Arena
Las capas de arena y grava difieren considerablemente de las formaciones de roca dura intacta, siendo la característica más destacada su estructura interna suelta y la extremadamente baja fuerza cohesiva entre las partículas de roca y suelo. En el proceso de excavación y hormigonado proyectado de túneles, la roca circundante perturbada es propensa a la desprendimiento de partículas sueltas, colapsos locales de grava y descamación de paredes, lo que interfiere seriamente con el progreso normal de la construcción.
La presencia de agua subterránea amplifica aún más los riesgos de construcción de túneles de capa de arena. Cuando ocurre acumulación de agua en el interior del túnel o la filtración de la estratigrafía es grave, el agua ablanda la masa rocosa de arena, reduciendo drásticamente la resistencia estructural y la capacidad de carga general de la roca circundante. Esto destruirá el equilibrio de tensiones original de la estructura de cerramiento del túnel y provocará fácilmente peligros de seguridad malignos, como colapsos de roca circundante a gran escala y deformaciones del túnel.
En los proyectos actuales de ingeniería de túneles nacionales e internacionales, muchos problemas de calidad y seguridad de la construcción se derivan de la negligencia de los eslabones preliminares. Los problemas comunes incluyen exploración geológica detallada insuficiente, adquisición incompleta de datos estratigráficos, divulgación técnica inadecuada de los esquemas de diseño y procesos de construcción específicos inmaduros. Estos detalles omitidos conducen a una construcción de soporte irregular, peligros de seguridad ocultos y retrabajos repetidos en proyectos de túneles de capa de arena, afectando tanto la calidad del proyecto como la eficiencia de la construcción.
2. Tecnología de Construcción de Soporte con Varillas de Anclaje Estandarizadas para Túneles de Capa de Arena
Dada la pobre autoestabilidad y el alto riesgo de colapso de la roca circundante de capa de arena, se deben adoptar medidas de soporte y refuerzo con anclajes específicos durante todo el proceso de construcción. A diferencia de los procesos de soporte de túneles tradicionales, el esquema de soporte con anclajes para capas de arena se centra en la formación rápida, el refuerzo oportuno y la solidificación por inyección de alta eficiencia. El proceso de construcción completo se estandariza de la siguiente manera:
2.1 Eliminación de Riesgos en Sitio y Limpieza de Cimentación
Antes de la construcción formal del soporte, inspeccionar exhaustivamente la cara del túnel y las condiciones de la roca circundante. Para las secciones de trabajo con caídas locales de grava o deslizamientos menores, limpiar a fondo la roca flotante suelta y la arena y grava rotas para eliminar los riesgos de caída temporal. Se debe prestar especial atención a la estabilidad de la roca circundante de la bóveda y la pared lateral del túnel. Para áreas de colapso a pequeña escala, instalar instalaciones de soporte temporales con anticipación para prevenir colapsos secundarios. Para secciones de trabajo con rangos de colapso grandes y estratigrafía suelta grave, realizar una inyección preliminar de refuerzo para estabilizar la cimentación estratigráfica antes de la construcción posterior.
2.2 Sellado de la Cara del Túnel y Pretratamiento de Inyección
Después de completar la limpieza en sitio y la estabilización temporal, realizar un sellado general por hormigonado proyectado en la cara del túnel. La capa de hormigón proyectado puede envolver eficazmente las partículas sueltas de arena y grava, aislar el aire exterior y la filtración de agua, y evitar la caída de grava y el aflojamiento de la estratigrafía durante la construcción posterior de anclajes. Si el hormigonado simple no puede eliminar los riesgos de inestabilidad estratigráfica, adoptar tecnología combinada de anclaje e inyección para el refuerzo profundo para mejorar la compacidad y estabilidad general de la roca circundante de capa de arena.
2.3 Instalación y Soporte de Anclajes de Alta Eficiencia
El soporte de túneles tradicional adopta en su mayoría tecnología de construcción de seguimiento con tubería de revestimiento, que requiere procedimientos separados de perforación, colocación de tubería de revestimiento e instalación de anclajes. Este proceso implica pasos engorrosos, consume una gran cantidad de mano de obra y costos de tiempo, y tiene una baja eficiencia de construcción, lo que dificulta la adaptación a los requisitos de construcción rápida de túneles de capa de arena. En contraste, la tecnología de soporte con varillas de anclaje autoperforantes se ha convertido en la solución preferida para túneles de roca blanda de capa de arena gracias a su diseño integrado. El cuerpo hueco de la varilla de anclaje se combina con una broca especial, que integra la perforación, la colocación de la varilla y el posicionamiento del anclaje. La broca no necesita desmontarse después de perforar hasta el fondo, lo que permite la formación de una sola vez de la instalación del anclaje y acorta considerablemente el ciclo de construcción.
2.4 Perforación Síncrona y Refuerzo por Inyección
Existe una diferencia esencial en la tecnología de inyección entre la construcción tradicional con tubería de revestimiento y la construcción con anclajes autoperforantes. El proceso tradicional implementa primero la formación del orificio de perforación y luego el refuerzo por inyección, lo que es propenso al colapso de la pared del orificio y al bloqueo del orificio en capas de arena sueltas, afectando la calidad de la inyección. El anclaje autoperforante adopta la construcción síncrona de perforación e inyección. Durante el proceso de perforación, el diámetro del orificio se expande apropiadamente bajo la acción de la broca, lo que expande el rango de difusión de la lechada en la capa de arena. Después de la solidificación de la lechada, forma una estructura de refuerzo integrada y densa con la roca circundante, mejorando significativamente la resistencia a la extracción y la capacidad de carga vertical de la varilla de anclaje. Muestra ventajas sobresalientes en el rendimiento del estrés estructural y la eficiencia de la construcción en sitio en estratos de arena sueltos y ricos en agua.
3. Control de Seguridad y Calidad de Construcción para Soporte de Túneles en Geología Especial
Los túneles en geología especial representados por capas de arena tienen condiciones estratigráficas complejas y variables, por lo que se debe implementar el control de seguridad y calidad durante todo el proceso. En la etapa de diseño, combinar completamente los informes de reconocimiento geológico para optimizar los parámetros de soporte y formular planes de emergencia específicos para riesgos de colapso y filtración de agua. En la etapa de selección de materiales, seleccionar varillas de anclaje y materiales de inyección de alta calidad que cumplan con los estándares de construcción de roca blanda para garantizar la calidad básica de la ingeniería. En la etapa de construcción, seguir estrictamente los procesos estandarizados para implementar cada eslabón de limpieza, sellado, anclaje e inyección, y eliminar las operaciones de soporte irregulares.
Las herramientas profesionales de la serie de varillas de anclaje autoperforantes de HLDRILL están especialmente optimizadas para estratos blandos y rotos como las capas de arena. El diseño integrado de perforación e inyección simplifica el complejo proceso de soporte de túneles en geología especial, mejora eficazmente la eficiencia de la construcción en sitio, reduce los errores de operación manual y mejora integralmente la seguridad y durabilidad de los proyectos de soporte de túneles, proporcionando un sólido soporte técnico y de producto para la construcción de alta calidad de proyectos de túneles en geología compleja.
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