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沙土管棚和超前小导管注浆在沙土隧道工程中运用和制约

收藏本文 2024-03-03 点赞:10436 浏览:36891 作者:网友投稿原创标记本站原创

【摘要】:近年来,在隧道工程施工中,由于小导管注浆加钢支撑具有稳定隧道围岩、简单便捷,经济实效等特点,已得到广泛应用。本文结合工程实例,探讨了超前注浆小导管施工工艺及施工方法。
【关键词】:管棚;超前小导管;注浆;沙土隧道;
引言
超前小导管注浆的主要目的是:在隧道拱部形成水泥浆固结体以增加其整体性;起短距离的棚护作用。由于此工艺注浆压力小,浆液的扩散半径小,对围岩的固结作用有限(围岩渗水量大时效果更差);由于小导管刚度小,其棚护作用便十分有限。有限的作用使本工艺单独使用的机会不是很多,主要是与其它支护措施组合使用,常与钢架支撑组合使用,有时与大管棚组合使用。

一、管棚与超前小导管注浆在沙土隧道工程中的应用实例

本标段共有2座隧道,本文所选取的案例处的隧道长约235m。隧道两端洞口埋深浅,围岩以泥质板岩块,碎砾石组成的坡积碎石土为主。隧道洞身主要通过地层为强、中、弱状风化千枚岩,层状构造,片理发育,层间云母充填,呈丝绢质光泽,属中薄层。风化严重,节理发育,强度较低,以II、III类围岩为主。
该隧道洞顶最大覆盖层厚50余米,山体基岩裸露。原公路从山梁的鞍部通过切削山坡,公路以北上边坡呈陡崖状,易形成风化块石而塌落甚至塌方;东西两侧公路下边坡则为碎石堆填边坡,受河水冲蚀滑塌现象严重。出口拱部以上2.5m为既有公路,施工时保证安全和公路畅通尤为重要。I类围岩15m,II类围岩56m,III类围岩81m。
本标段隧道按“新奥法”设计施工。施工中始终坚持“勤量测、严注浆、早封闭、强支护、管超前”的原则。

二、超前小导管施工技术应用

本标段隧道Ⅱ类围岩长56m,全部采用Ф42超前小导管在拱部周边注入水泥浆加固地层。小导管外插角5-7°,环向间距30cm,长

4.5m。

1、刷坡
小导管施工前,在坡顶开挖截水沟,使地表水可以较顺畅的排入到河流洞口内,以防地表水冲刷边坡和下渗而影响洞口段的稳定。按设计的要求,进行仰、边坡放样,同时清理仰、边坡面的危石并及时对仰、边坡面进行防护,及早封闭岩面,避免因暴露的时间过久而发生破坏和坍塌现象。

2、测量放样

刷坡到设计的位置后,用喷射混凝土封闭开挖的轮廓面,以防止注浆时出现漏浆和确保施工安全。测量人员将双排小导管的打设位置准确的放样在待施工断面上,并做好醒目标记,同时设置必要的稳定控制点,用以控制钻孔时钻杆的方向和外插角。

3、小导管加工

小导管采用Φ42钢管在加工房加工制作,管身前端切削成尖锥状,导管中部3~3.5m范围布置梅花形泄浆孔,泄浆孔孔径6~8mm,孔间距20~30cm;在导管尾部焊接钢筋加强箍。

4、小导管的安装

施工前,首先对掌子面进行喷射砼封闭,然后按设计要求布孔,采用手持风钻按布孔位置以外插角5°-7°钻孔,并将小导管沿孔打入,前后相邻两排小导管搭接长度不小于1m。对于地层松软类可用游锤或手持风钻直接将小导管打入;对于砂土类,可用Ф20钢管制成吹风管,将吹风管缓缓插入孔中用高压风射孔,成孔后将小导管插入。

5、小导管注浆

(1)注浆前应有专人检查设备器具,并现场进行试运转,以确保后续注浆工作的连续性和注浆压力能达到设计压力。
(2)浆液应在搅拌机中拌合,水泥浆的投料顺序为:在放水的同时,将外加剂一并放入搅拌机,根据搅拌机容量的大小,待水量加足后,搅拌lmin,然后放入对应量的水泥,再继续搅拌不少于3min,且拌和好的浆液必须在规定的时间内注完,否则应予以废弃。
(3)对于打入的钢管应先冲洗管内积物,然后采用2TG120/105注浆泵注浆。注浆自下而上进行,浆液采用HJ1-352型砂浆搅拌机拌和。水灰比选用1:1.5、1:1、1:0.8、1:0.6四个等级。注浆时按不同的水灰比,浆液由稀到浓逐渐变换,注浆完成后立即堵塞钢管孔口,防止浆液外流。若地下水丰富时,可采用水泥-水玻璃双液注浆。如果注入双液浆,则采用两台注浆泵及其管路,将两种浆液分别按一定流量压入孔口混合器,然后通过带孔小导管注入岩土体。

6、注浆效果检查

注浆结束后应对注浆效果进行检查,如果未达到设计要求,则应补孔重新注浆。注浆效果检查可采用以下三种方法:
(1)详细分析注浆记录,查看每个孔的注浆持续时间、压力、注浆量及在注浆过程中是否存在跑浆、漏浆现象及漏注区域,用注浆量估算浆液的扩散半径,分析是否形成预设的固结圈;
(2)在两个注浆孔之间注浆质量较差的部位钻探取出浆液固结体岩芯,并观察检查孔的稳定情况与漏水情况等,做室内试验,测定芯样的物理力学指标,据此判断注浆效果的优劣;
(3)用声波探测仪测量注浆岩体声速、弹模等,从而评价注浆效果。

7、注浆故障及处理要点

(1)注浆时,若多台注浆机可同时注浆时,则应采取群孔注浆,否则,将串浆孔堵塞,采取隔孔注浆,到注串浆孔时,必须先清除孔内杂物;
(2)注浆过程中若注浆压力突然升高,则可能发生堵管现象,应及时用锤击或抖动管道以疏通注浆管,若无明显效果,则需更换管道;
(3)若注浆量很大,但注浆压力长时间不升高,则应调整浆液的稠度及配合比,添加外加剂,以缩短胶凝时间,进行低压力小泵量注浆或间歇性注浆,以增加浆液在围岩裂隙中的停留时间,以便凝结,但停留时间不能超过浆液的胶凝时间。

三、质量保证措施

1、施工前,应对施工人员进行详细的技术交底,使得施工人员、施工管理人员熟悉小导管的施工工艺要求,按照规范和设计要求严格进行施工。
2、所有材料除了必须要有出厂合格证外,还需要进行进场抽检;对于重要的材料(如水玻璃、水泥、钢管等)则需按有关规范做验收试验,试验合格以后才能投入使用。
3、超前注浆小导管施工前需检修各种施工设备(如搅拌机、注浆机、空压机等),确保设备的正常运行,从而满足施工的要求。
4、小导管钻孔孔径、外插角、方向、深度应符合设计的要求。注浆前,须清理干净孔内的岩粉、石屑,并排净孔内的积水,钻孔验收合格后及时组织进行小导管注浆施工。

四、安全保证措施

1、施工之前,对施工人员进行详细的安全技术交底,使得施工管理人员、施工人员熟悉隧道小导管施工过程中应注意的安全事项。
2、施工前,加强对机械设备的检查和保养,确保设备的完好率,严禁施工设备在施工区域乱停乱放,严禁设备带病工作。
3、施工人员必须遵守隧洞施工安全生产规章制度;每天进入工作面时做好班前安全教育,熟知工作过程中的安全事项,专职安全人员对施工环境进行安全观察,确认安全后,方可准施工人员进入施工,同时进入施工区施工人员必须穿戴好个人防护用具;高处作业必须配备安全防护设施;非施工有关作业人员不准进入施工区域;未经批准不准任意拆除安全设施和安全装置;
4、施工现场及作业点应有足够的照明,施工用电电源的线路架设及安装应遵照施工供电的有关规定执行。
5、隧道内变形监测:施工过程中实时对隧道围岩进行变形监控量测,即隧道拱顶沉降量测和隧道围岩收敛变形量测。及时对变形监测进行数据分析,如出现变形增大等异常情况,及时采取相应的安全措施,必要时将施工人员撤离。
结束语
小导管注浆工法,可给开挖创造安全良好的施工条件,结合隧道围岩的地质条件是千变万化,采用小导管注浆工艺的设计参数亦是多种多样的,具体施工时应及时辨

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识现场的地质情况,掌握运用小导管注浆工艺的相关条件,使得小导管注浆固结围岩的效果更加显著。
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