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但在實踐施工中普遍存在對小導管注漿的作用認識不清、對其工藝流程中的操作把關不嚴、對注漿量的控制不當等情況,造成實際注漿止水效果不明顯、圍巖固結不佳、計量注漿量遠大于實際注漿量等問題。現將本人在工程施工中積累的部分經驗和推導出來的公式供大家探討。
一小導管注漿的分類
根據不同的注漿目的注漿材料一般分為二類:類為注水泥砂漿,其主要作用為增強導管的剛度,如浙江17省道十八跳隧道;第二類為注水泥漿或水泥—水玻璃雙液漿等化學漿液,其主要作用為:
(1)通過漿液的化學作用,將坑道周圍噴漿區的松散巖體在短時間凝固并達到一定自穩力,為掘進時的施工提供保障;
(2)漿液進入巖(土)體的空隙凝結固化后起防水作用。
水泥—水玻璃雙液漿的固結時間一般為4小時左右,單液水泥漿的固結時間一般為8小時左右。在甬金高速公路白峰嶺隧道金華端施工中,右洞為水泥—水玻璃雙液注漿,左洞為水泥漿單液注漿,在地質條件、施工操作工藝基本相同的情況下證明:雙液注漿的止水效果明顯優于單液注漿。本文就水泥—水玻璃雙液注漿的施工工藝予以重點探討。
什么是超前小導管注漿
1超前小導管是穩定開挖工作面的一種非常有效的輔助施工方法。在軟弱及破碎巖層施工中,超前小導管對松散巖層起到加固作用,注漿后增強了松散、軟弱圍巖的穩定性,有利于完成開挖后與完成初期支護時間內圍巖的穩定,不至于圍巖失穩破壞直至坍塌。
2超前小導管注漿適用于隧道拱部軟弱圍巖,松散、無粘結土層、自穩能力差的砂層及砂礫(卵)石層級破碎巖層。
3通過超前小導管注漿能改變圍巖狀況及穩定性,漿液注入軟弱、松散地層或含水破碎圍巖裂隙后,能與之緊密接觸并凝固。漿液以充填,劈裂等方式,置換土顆粒間和巖石裂隙中的水分及空氣后占據其位置,經過一定時間凝結,將原有的松散土顆粒或裂隙膠結成一個整體,形成一個新結構,強度大,防水性能良好的固結體,使得圍巖松散破碎狀況得到大幅度改善。
管棚施工的過程中需要用到管棚與超前小導管,而且很多人并不知道這兩者之間的區別,下面就為您講解一下管棚和小導管的幾點區別:
1、管棚施工是利用鋼拱架與沿開挖輪廓線,以較小的外插角,向開挖面前方打入鋼管或鋼插板構成的棚架來形成對開挖面前方圍巖的預支護,是利用鋼管或鋼插板作為縱向預支撐、鋼拱架作為橫向環形支撐,構成縱、橫向整體剛度較大的支護系統,阻止和限制圍巖變形,提前承受早期圍巖壓力。
而超前小導管注漿是在開挖前,先用噴射混凝土將開挖面和3m-6m范圍內的隧道封閉,然后沿隧道周邊向前方圍巖內打入帶孔小導管,并通過小導管向圍巖壓注起膠結作用的漿液,待漿液硬化后,坑道周圍巖體就形成了有一定厚度的加固圈,從而保護開挖作業。
超前錨桿和超前小鋼管是沿開挖輪廓線,以稍大的外插角,向開挖面前方安裝錨桿或小鋼管,形成對開挖面前方圍巖的預錨固,在提前形成的圍巖錨固圈的保護下進行施工作用。
2、超前小導管的處理范圍一般也就6米左右,小導管為壁厚5mm的鋼管,直徑一般為42mm。是通過小導管漿將掌子面前方的較為破碎的圍巖進行固結的一種方法,使圍巖形成一個整體后再進行下一步工序。
工藝特點
(1)形成了管棚與固結聯合的超前支護體系,提高巖體自身的穩定性,抑制圍巖松弛變形,增強了施工的性。
(2)加固效果穩妥可靠,注漿質量易于控制。
(3)采用超前支護手段,通過調整凝固時間,可大大縮短暗挖工序時間。
(4)采用常用小型機械施作,無需配備專用設備,工藝操作簡便,一般工地都可掌握。
設計參數
小導管注漿支護的一般參數如下:鋼管直徑30 - 50mm鋼管長3 - 5m,鋼管鉆設注漿孔間距為100 - 150 mm,鋼管沿拱的環向布置間距為300 - 500 mm.鋼管沿拱的環向外插角為5°一15°,小導管是受力桿件,因此兩排小導管在縱向應有一定搭接長度,鋼管沿隧道縱向的搭接長度一般不小于1m .注漿材料:一般采用水泥砂漿(水灰比0.5~1);當圍巖破碎,巖體止漿效果不好時,可采用水泥-水玻璃雙液漿。
準備工作
(1)熟悉設計圖紙,由測量隊準確地進行開挖輪廓放線。
(2)制作小導管(以一振區間為例)
小導管采用外徑φ42mm,壁厚3.5mm的熱軋無縫鋼管,鋼管前端作成尖錐狀,尾部焊接φ6加勁箍,以防打設小導管時端部開裂,影響注漿管聯接,尾部長度100cm,作為不鉆孔的止漿段。管壁四周鉆四排φ10mm孔,孔間距15㎝,呈梅花型布置
2噴砼封閉開挖面
為了防止小導管注漿時漿液沿隧道掌子面滲漏,需做止漿墻封閉開挖面,止漿墻采用噴射砼方法制作,噴砼范圍為開挖面和5m范圍內的坑道,厚度為5~10cm,噴射砼施工按噴射砼作業指導書有關規定操作。
3鉆孔、安裝小導管
(1)測量放樣,在設計孔位標標記。
(2)鉆孔需沿隧道縱向開挖輪廓線向外以10°外插角鉆孔,鉆孔深度為3.5m,鉆孔完畢將小導管沿孔打入。如遇地層松軟,也可用游錘或手持風鉆直接打入。
(3)與支撐結構的連接,一般有三種方法:
①對于格柵鋼架將末端置于鋼架腹部并焊固在格柵鋼架上,對于型鋼鋼架,首先在拱架腹板中央開孔,鉆孔和安裝均通過該孔,安裝后末端同鋼架焊固;
②在鋼架(型鋼或格柵)頂部鉆孔、安裝后末端焊固在鋼架上;
③將末端用短筋環向焊固相連,以增強共同支護作用。
首先在拱架腹板中央開孔,鉆孔和安裝均通過該孔,安裝后末端同鋼架焊固
頂部鉆孔、安裝后末端焊固在鋼架上測量放線預埋格柵外環主筋,緊靠主筋鉆孔將末端用短筋環向焊固相連,以增強共同支護作用
4密封
小導管打入后,將注漿泵的高壓膠管與管口聯通,并且用棉紗等將管口處的縫隙塞緊,以保證注漿時不至于滲漏漿液。管路接通后先要壓水檢查密封性,達到要求后方可注漿。
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