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注漿量計算
小導管注漿單管漿液擴散半徑一般為0.5~1.0m。這與深孔超前圍幕注漿的擴散半徑2~4m(管徑Ф75~Ф110mm、注漿壓力為1.5~4Mpa)有明顯區別,故《隧道施工規范》中的注漿量計算公式(如下)不能作為小導管注漿量的估算公式:
V1=π╳R2╳H╳η╳α╳β ┈┈┈┈公式(1)
V1為注漿量(m3);R為擴散半徑(m);H為注漿管有效長度(m);η為地層孔隙率;α為注漿系數0.7~0.9;β為漿液損耗系數1.1~1.4。
查閱參考資料注2,以下計算公式相對符合實際單孔注漿量:
V2=π╳R2╳c╳η=π╳[(0.6~0.7) ╳s]2╳L╳η ┉┉┈┈公式(2)
V2為注漿量(m3) ;S為小導管中心距離(m); L為小導管有效長度(m); R為考慮到注漿范圍相互重疊的原則,擴散半徑取(0.6~0.7)╳s(m);η巖體孔隙率%:Ⅱ類3~5%,Ⅲ類硬巖3~5%、軟巖2~3%,Ⅳ類硬巖2~3%,軟巖1~2%。
實際施工中因鉆孔偏差或鉆眼內的地質原因,注漿液竄漿或跑漿經常出現,每個注漿管內的注漿量很不均勻,因此理論單眼注漿量尚不能作為注漿的一個嚴格控制指標,應以整排小導管的理論推算總量作為上下范圍的控制指標。故按整排小導管上下各0.5~1 m范圍的巖土體內均已注漿填充考慮,應以下列公式估算注漿總量:(見圖示1)
V3=(π╳θ/360+2T/ R)╳[(R+T) 2 -(R-T) 2]╳η╳L╳β+ Q ┈┈┈公式(3)
V3為注漿量(m3) ;θ為拱部小導管布設范圍相對于圓心的角度;R為小導管位置相對于圓心的半徑; T為漿液擴散半徑0.5~1 m;L為小導管有效長度(m);η巖體孔隙率%:Ⅱ類3~5%,Ⅲ類硬巖3~5%、軟巖2~3%,Ⅳ類硬巖2~3%,軟巖1~2%;β為漿液損耗系數1.1~1.4;Q為小導管的容積 (m3)。
V3 理論注漿量應是一個注漿量控制范圍值。在R、L、Q固定的條件下,以小的擴散半徑0.5 m、該類圍巖小的巖體孔隙率、漿液損耗系數代入公式得小理論注漿量V3min, 以大的擴散半徑1m、該類圍巖大的巖體孔隙率、漿液損耗系數代入公式得大理論注漿量V3max。 同理可推算同一斷面的上下雙排或多排小導管一次注漿的總量。
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漿液的特性
雙液漿的特性主要反映在漿液粘度、顆粒度和凝膠時間長短。采用的水泥漿的水灰比一般應小于等于1:1,水泥漿與水玻璃的體積比一般在1:0.3~1:1,在此范圍內隨著水玻璃用量減少,其凝固時間縮短。如需要縮短時間,在注漿中加食鹽或三乙醇胺速凝劑。當水泥漿與水玻璃的體積比在1:0.4~1:0.6范圍時,漿液使石體抗壓強度高。一般水玻璃濃度在30~50Be(波美度)之間,濃度越高漿液使石體抗壓強度越高。我們實際在工程中采用雙液漿為1:1的水泥漿(重量比)和35Be的水玻璃,前者與后者的體積比為1:0.5,水玻璃的比重理論推算為145/(145-35Be)=1.318T/m3,1:1泥漿的實際試驗比重為1.512T/ m3,該雙液漿初凝時間為4分鐘,終凝時間為70分鐘。
三、超前小導管設計參數
Ф42mm無縫鋼管長4~7m,管壁每隔20cm梅花形交錯鉆眼,眼孔直徑6~8mm,風鉆鑿巖時的鉆孔直徑較管徑大2cm。小導管頂端為尖錐型以利導管打入巖壁鉆孔內,小導管打入巖體后尾端剩5-10cm,加焊已接有止回閥(如自來水開關)的短鋼管。一般布置在隧道拱頂120°范圍內,環向間距30~50cm,外插角為10~30°。
四、注漿壓力
注漿壓力是促使漿液在巖(土)層裂隙中流動擴散的一種動力,必須有足夠的注漿壓力來克服巖(土)內天然水頭壓力和地層裂隙阻力才能使漿液充分擴散填充,達到加固堵水的作用。因此,在漿液的粘稠度固定的情況,注漿壓力直接與巖(土)層的裂隙寬度和粗糙度、裂隙發育程度、裂隙水頭壓力有關。壓力過高亦會劈裂巖(土)體,因此注漿壓力一般控制在0.5~1.0Mpa。
注漿順序由下向上進行,漿液可用拌合機拌制,水泥漿水灰比為1.5:1,1:1.0,0.8:1三個等級,漿液由稀到濃逐級變換,即先注稀漿,然后逐步變濃直到0.8:1為止,考慮到注漿后需盡快開挖,注漿宜用普通水泥或早強水泥,拌漿時可按試驗室要求適量摻加減水劑,注漿壓力控制在0.5~1Mpa之間。
(1)注漿量計算
例:超前小導管注漿漿液擴散半徑暫按0.18m計,空隙率暫按2.5%,漿液填充系數暫按0.9,注漿材料耗損系數按1.1計。
V=πr2Lαβηr
-r擴散半徑
-L注漿加固長度
-α圍巖空隙率
-β滲透系數
-η損耗系數
V=3.14*(0.18)^2*3.5*0.025*0.9*1.1=0.01m
(2)按下圖所示以**區間為例,每打設一排3.5m超前小導管可開挖支護2m隧道。
質量要求
1主控項目
(1)超前小導管所用的鋼管原材料進場檢驗應符合現行標準的要求;
(2)超前小導管所用鋼管的品種、級別、規格和數量必須符合設計要求;
(3)超前小導管與支撐結構的連接應符合設計要求;
(4)超前小導管的縱向搭接長度應符合設計要求。
2一般項目
(1)超前小導管施工允許誤差:外插角2
孔距(mm)±50
孔深(mm)+50,0
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