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超前小導管注漿
超前小導管施工工藝
時間:2018-05-29
超前小導管注漿技術是隧道淺埋暗挖的一種支護措施,在隧道的軟弱破碎地層、穿越淺埋段、沙層段、洞口偏壓段、斷層破碎帶及砂卵石段等不良地段施工中發揮著重要的作用。本文分析了隧道超前小導管注漿的基本原理與設計參數、小導管注漿具體施工工藝、質量要求及注意事項。
超前小導管注漿
1工藝原理
(1)小導管超前注漿的基本原理是:
在工作面周邊按一定角度將小導管打(鉆、壓)入地層中,借助注漿泵的壓力,使漿液通過小導管滲透,擴散到地層孔隙或裂隙中,以改善土體物理力學性能,這樣既可止水又可在工作面周圍成一個承載殼——地層自承拱,同時管體又可起到超前錨桿的作用,從而達到增加土體的自穩時間、提高開挖面地層自穩能力、限制地層松弛變形的目的。
(2)小導管超前注漿固結原理可歸納為以下兩種:
①滲入性注漿,對于具有一定孔隙或裂隙受擾動或破壞的圍巖,在注漿壓力作用下,漿液克服流動的各種阻力,滲入圍巖的孔隙或裂隙中,達到地層加固的目的。
②劈裂、壓密注漿,對于致密的土質地層,在較高的漿液壓力作用下,裂隙被擠開,使漿液得以滲入,形成脈狀水泥漿脈,漿液在圍巖分布形成以鋼管為主干的樹枝,凝固后的漿液挾持、網罩被壓密的土體,起到固結作用。
2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。
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。
而管棚是在進洞口的地質條件非常差(如:沙土、破碎嚴重的巖石、黃土等)的情況下使用,一般長度就20-30米左右,管棚為壁厚3.5mm的鋼管,直徑一般為108mm。當然洞內地質條件非常差的時候也可以用管棚(如:洞內遇到冒頂現象造成的沿洞軸線長度較大,放量較大)。
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,下面就由北京八方陸通的技術人員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。
而管棚是在進洞口的地質條件非常差(如:沙土、破碎嚴重的巖石、黃土等)的情況下使用,一般長度就20-30米左右,管棚為壁厚3.5mm的鋼管,直徑一般為108mm。當然洞內地質條件非常差的時候也可以用管棚(如:洞內遇到冒頂現象造成的沿洞軸線長度較大,放量較大)。
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注漿后單樁垂直承載力的提高幅度與樁底和樁側土層性質關系極大,根據統計資料表明,在北京地區10m左右的短樁,當樁底進入中粗砂及礫石層時,采用樁底注漿工藝后,其單樁垂直承載力可提高70%~200%;福建地區樁底進入砂層的60m長樁,在樁底注漿后承載力可提高80%~90%;天津地區樁底進入粉細砂層的40~60m中長樁,在樁底注漿后承載力可提高20%~40%。所以說,在砂層區,采用樁底注漿工藝,可產生較大的經濟效益。
(8.1)為防止水泥漿從空孔部分的壓漿管接頭處壓出,空孔部分的壓漿管接頭應采用生料帶進行密封,并且空孔部分的鋼管均應采用整根長鋼管連接。
(8.2)壓漿應低檔慢壓,先稀后濃。低檔慢壓既能有效防止壓 力突然增大無法壓漿的情況,也能防止漿液順著樁身上竄或從其他的 地方冒出,使樁端或樁周土體被水泥漿液逐步填充,隨著壓漿量的增加,壓力自然形成逐漸增加的狀況。
(8.3)同一根樁的壓漿管,如其中一根確實無法壓漿或壓漿量 不夠,另一根壓漿管壓漿時應補足相應的壓漿量。鄰近樁的相鄰壓漿管也應補足相應的壓漿量。
(8.4)如壓漿量未達到設計要求,就出現漿液冒出地面時,應 暫停壓漿,并將壓漿管內的水泥漿用緩凝型的水泥漿置換出,停止1h左右再進行復壓,如此往復,直至達到設計壓漿量。
(8.5)當場地附近出現滲漿現象或壓漿量滿足要求、但壓力較 小時,不能盲目地認為壓漿量達到要求就終止壓漿。此時應采用間隔 復壓、摻早強劑、封閉滲漿通道等方法,保證有效壓漿量。
鉆孔灌注樁的后注漿基本上屬于劈裂注漿與滲透注漿相結合。所謂劈裂注漿,即壓入的高壓漿體克服土體主應力面上的初始壓應力,使土體產生劈裂破壞,漿體沿劈裂縫隙滲入土體填充空隙,并擠密樁側土,促使土體固結從而提高注漿區的土體強度。如注漿區在樁底,則漿液首先在樁底沉渣區劈裂和滲透,使沉渣及樁端附近土體密實,產生“擴底”效應,使端承力提高,如注漿區在樁側某部位,則該部位也同樣出現“擴徑”效應。從大量試樁實測資料可看出,樁底注漿后不僅樁的端承力提高了,在樁端以上5m甚至更大范圍內的樁側摩阻力也有較大提高。如果在樁側某段面注漿,同樣該斷面以上一定范圍內的樁側摩阻力也有明顯提高。超前小導管注漿技術是隧道淺埋暗挖的一種支護措施,在隧道的軟弱破碎地層、穿越淺埋段、沙層段、洞口偏壓段、斷層破碎帶及砂卵石段等不良地段施工中發揮著重要的作用。本文分析了隧道超前小導管注漿的基本原理與設計參數、小導管注漿具體施工工藝、質量要求及注意事項。
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