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超前小导管施工工艺

时间:2018-05-29

超前小导管注浆技术是隧道浅埋暗挖的一种支护措施,在隧道的软弱破碎地层、穿越浅埋段、沙层段、洞口偏压段、断层破碎带及砂卵石段等不良地段施工中发挥着重要的作用。本文分析了隧道超前小导管注浆的基本原理与设计参数、小导管注浆具体施工工艺、质量要求及注意事项。

超前小导管注浆

1工艺原理

(1)小导管超前注浆的基本原理是:

在工作面周边按一定角度将小导管打(钻、压)入地层中,借助注浆泵的压力,使浆液通过小导管渗透,扩散到地层孔隙或裂隙中,以改善土体物理力学性能,这样既可止水又可在工作面周围成一个承载壳——地层自承拱,同时管体又可起到超前锚杆的作用,从而达到增加土体的自稳时间、提高开挖面地层自稳能力、限制地层松弛变形的目的。

安徽快3 (2)小导管超前注浆固结原理可归纳为以下两种:

①渗入性注浆,对于具有一定孔隙或裂隙受扰动或破坏的围岩,在注浆压力作用下,浆液克服流动的各种阻力,渗入围岩的孔隙或裂隙中,达到地层加固的目的。

②劈裂、压密注浆,对于致密的土质地层,在较高的浆液压力作用下,裂隙被挤开,使浆液得以渗入,形成脉状水泥浆脉,浆液在围岩分布形成以钢管为主干的树枝,凝固后的浆液挟持、网罩被压密的土体,起到固结作用。

2工艺特点

(1)形成了管棚与固结联合的超前支护体系,提高岩体自身的稳定性,抑制围岩松弛变形,增强了施工的安全性。

安徽快3 (2)加固效果稳妥可靠,注浆质量易于控制。

(3)采用超前支护手段,通过调整凝固时间,可大大缩短暗挖工序时间。

安徽快3 (4)采用常用小型机械施作,无需配备专用设备,工艺操作简便,一般工地都可掌握。

设计参数

小导管注浆支护的一般参数如下:钢管直径30 - 50mm 钢管长 3 - 5m ,钢管钻设注浆孔间距为 100 - 150 mm ,钢管沿拱的环向布置间距为 300 - 500 mm .钢管沿拱的环向外插角为 5°一 15° ,小导管是受力杆件,因此两排小导管在纵向应有一定搭接长度,钢管沿隧道纵向的搭接长度一般不小于1m .注浆材料:一般采用水泥砂浆(水灰比0.5~1);当围岩破碎,岩体止浆效果不好时,可采用水泥-水玻璃双液浆。

施工工艺及操作要求

1准备工作

(1)熟悉设计图纸,由测量队准确地进行开挖轮廓放线。

(2)制作小导管(以一振区间为例)

小导管采用外径φ42mm,壁厚3.5mm的热轧无缝钢管,钢管前端作成尖锥状,尾部焊接φ6加劲箍,以防打设小导管时端部开裂,影响注浆管联接,尾部长度100cm,作为不钻孔的止浆段。管壁四周钻四排φ10mm孔,孔间距15㎝,呈梅花型布置,小导管大样如下图:

2喷砼封闭开挖面

为了防止小导管注浆时浆液沿隧道掌子面渗漏,需做止浆墙封闭开挖面,止浆墙采用喷射砼方法制作,喷砼范围为开挖面和5m范围内的坑道,厚度为5~10cm,喷射砼施工按喷射砼作业指导书有关规定操作。

3钻孔、安装小导管

(1)测量放样,在设计孔位标标记。

(2)钻孔需沿隧道纵向开挖轮廓线向外以10°外插角钻孔,钻孔深度为3.5m,钻孔完毕将小导管沿孔打入。如遇地层松软,也可用游锤或手持风钻直接打入。

(3)与支撑结构的连接,一般有三种方法:

①对于格栅钢架将末端置于钢架腹部并焊固在格栅钢架上,对于型钢钢架,首先在拱架腹板中央开孔,钻孔和安装均通过该孔,安装后末端同钢架焊固;

②在钢架(型钢或格栅)顶部钻孔、安装后末端焊固在钢架上;

③将末端用短筋环向焊固相连,以增强共同支护作用。

首先在拱架腹板中央开孔,钻孔和安装均通过该孔,安装后末端同钢架焊固

顶部钻孔、安装后末端焊固在钢架上

测量放线预埋格栅外环主筋,紧靠主筋钻孔

将末端用短筋环向焊固相连,以增强共同支护作用

4密封

小导管打入后,将注浆泵的高压胶管与管口联通,并且用棉纱等将管口处的缝隙塞紧,以保证注浆时不至于渗漏浆液。管路接通后先要压水检查密封性,达到要求后方可注浆。

5注浆

注浆顺序由下向上进行,浆液可用拌合机拌制,水泥浆水灰比为1.5:1,1:1.0,0.8:1三个等级,浆液由稀到浓逐级变换,即先注稀浆,然后逐步变浓直到0.8:1为止,考虑到注浆后需尽快开挖,注浆宜用普通水泥或早强水泥,拌浆时可按试验室要求适量掺加减水剂,注浆压力控制在0.5~1Mpa之间。

安徽快3 (1)注浆量计算

例:超前小导管注浆浆液扩散半径暂按0.18m计,空隙率暂按2.5%,浆液填充系数暂按0.9,注浆材料耗损系数按1.1计。

V=πr2Lαβηr

-r扩散半径

-L注浆加固长度

-α围岩空隙率

安徽快3 -β渗透系数

-η损耗系数

V=3.14*(0.18)^2*3.5*0.025*0.9*1.1=0.01m

(2)按下图所示以**区间为例,每打设一排3。5m超前小导管可开挖支护2m隧道。

质量要求

1主控项目

(1)超前小导管所用的钢管原材料进场检验应符合现行国家标准的要求;

(2)超前小导管所用钢管的品种、级别、规格和数量必须符合设计要求;

(3)超前小导管与支撑结构的连接应符合设计要求;

(4)超前小导管的纵向搭接长度应符合设计要求。

2一般项目

(1)超前小导管施工允许误差:外插角 2

孔距(mm)±50

孔深(mm)+50,0

(2)注浆浆液强度和配合比应符合设计要求,且浆液应充满钢管及周围的缝隙;

(3)导管采用钻孔施工时,其孔眼深度应大于导管长度;采用捶击或钻机顶入时,其顶入长度不应小于管长的90%;

(4)导管安装前应将工作面封闭严密、牢固、清理干净,并测放出钻设位置后方可施工。

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