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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,增强了施工的性。
(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。
(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。
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
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。
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施工控制注意事项
(1)注浆前应对开挖面层及附近5m范围内的坑道喷射厚度为5~10cm的喷射砼或模筑砼封闭作为止浆层。待止浆层有一定强度时方可注浆,防止浆液从各岩面裂隙中反渗;
(2)安装注浆管时,应在注浆管与孔口岩面相交处用麻丝缠绕和胶泥(水玻璃与水泥)填塞,使之与钻孔孔壁充分挤压塞紧,实现注浆管的止浆和固定。胶泥未凝固到一定强度不得注浆;
(3)及早、准确地做好各种试验配合比,现场严格控制各种材料用量,配制混合料;
(4)浆液应先经过过滤网过滤,防止杂物进入注浆泵或进入小导管;
(5)注浆时应先注无渗水孔,后注有渗水孔;
(6)严格控制注浆压力,以防压裂开挖面。注浆机压力应与规定压力配套,不宜升压过快。注浆压力达到规定时应予以稳压一定时间,以利浆液进一步渗缝;
(7)一个导管注浆时,相邻导管应打开止回阀让原来管内贮存的裂隙水从相邻的导管流出,当相邻的导管内流出浓浆时停止注浆,关闭相邻管的止回阀,再待达到控制压力时关闭该管的止回阀。然后在相邻管接上注浆软管,打开止回阀进行补压注浆,待达到控制压力时停止压浆关闭该止回阀;
(8)配制的浆液应在规定的时间内用完;
(9)反对用数水泥袋法计量总体注浆量,因为水泥的用量不能准确反映注入岩体的浆液体积与剩余在导管、设备、容器中的浆液体积。注浆时应认真记录注浆机吸管头容器原有浆液体积、中间加入的浆液体积和容器终剩余浆液体积,严格把握实际注入岩体的总体注浆量。
实际注浆量均在理论注浆量的大值与小值之间。同时也验证:《隧道施工规范》中的注浆量计算公式(1)是适用于深孔超前围幕注浆的,而不适用于超前小导管注浆;参考资料注2中的注浆量计算公式(2)是适用于单排超前小导管注浆的;本文推导的公式(3) 是对公式(2)进一步补充,适用于单排及多排超前小导管注浆的计算。
注浆量控制的意义
(1)通过对超前小导管注浆的浆液特性的了解以及对施工工艺的严格控制,以使岩(土)体实际注入必要的浆液,以保证围岩达到预期的固结强度和止水效果;同时如果注浆量异常超标时(如局部岩(土)体有空洞),则可以预先推测围岩地质条件的变异,从而可事先调整以后的施工工艺。因此通过实际注浆量和理论注浆量的比较,可有效地评估实际注浆质量和止水效果;
(2)通过注浆量理论计算的总量控制,可以促进实际工地注浆量的现场计量把关,杜绝因施工技术人员盲目套用不适当公式而导致计量注浆量明显偏高,造成业主支付不必要的、不符合实际的工程款。
结 语
隧道施工地质条件是千变万化的,采用超前小导管注浆工艺的设计参数亦是多种多样的,笔者仅将在施工中获得的一点经验与体会予以总结,供各位同行与专家参考,以期共同提高目前隧道超前小导管注浆的施工质量和计量控制水平,不当之处望予以批评指正。
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